DE10149991A1 - Erfassungssystem für Fahrzeuge mit GPS - Google Patents

Erfassungssystem für Fahrzeuge mit GPS

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    • G07B15/06Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
    • GPHYSICS
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    • G01C21/26Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Erfassungssystem (84) und ein Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74), bei der Benutzung von Straßen (10; wobei ein Fahrzeug sein empfangenes Koordinatensignal (78) an das Erfassungssystem (84) übermittelt, wobei ausgewählte Straßen (10) einer digitalen Straßenkarte (86) in geeignete Abschnitte (26, 28, 30, 32, 34) unterteilt sind; jeder Abschnitt (26, 28, 30, 32, 34) wiederum in digitale Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) unterteilt ist, so daß die Koordinaten des jeweils erfaßten Fahrzeugs (72) die Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) zugeordnet werden können.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Erfassungssystem zum Erfassen von Fahrzeugen mit einem Positionsbestimmungssystem, z. B. Satellitennavigationssystem (GPS) oder Peilsystem, bei der Benutzung von Straßen; mit den Merkmalen
    • a) Mittel, mit denen ein Fahrzeug sein empfangenes Koordinatensignal an das Erfassungssystem übermittelt,
    • b) wobei das Erfassungssystem eine Rechnereinheit enthält;
    • c) in einem Speicher der Rechnereinheit eine digitale Straßenkarte vorliegt,
    • d) wobei ausgewählte Straßen der Straßenkarte in geeignete Abschnitte unterteilt sind;
    • e) jeder Abschnitt wiederum in digitale Rechtecksektoren unterteilt ist,
    • f) Mittel zum Zuordnen der Rechtecksektoren den Koordinaten des jeweils erfaßten Fahrzeugs,
    • g) jeder Abschnitt jeweils eine geeignete Länge der Rechtecksektoren aufweist;
    • h) die Rechtecksektoren über der Straßenführung liegen.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen mit einem Positionsbestimmungssystem, z. B. Satelitennavigationssystem (GPS), bei der Benutzung von Straßen, mit folgenden Verfahrensschritten:
    • a) Übermitteln des empfangenen Koordinatensignals an ein Erfassungssystem mit einer Rechnereinheit, in dessen Speicher eine digitale Straßenkarte vorliegt,
    • b) Unterteilen ausgewählter Straßen der Straßenkarte in geeignete Abschnitte;
    • c) Unterteilen eines jeden Abschnitts wiederum in digitale Rechtecksektoren,
    • d) Zuordnen der Rechtecksektoren den Koordinaten des jeweils erfaßten Fahrzeugs,
    • e) jedem Abschnitt jeweils eine geeignete Länge für die Rechtecksektoren zuordnen;
    • f) Legen der Rechtecksektoren über die Straßenführung.
    Stand der Technik
  • Für die Nutzung von bestimmten Straßen, wie z. B. Autobahnen, großen Brücken oder Tunneln, werden schon seit langem in einigen Ländern Gebühren erhoben. Diese Straßennutzungsgebühren, auch Maut genannt, werden üblicherweise an bestimmten Punkten, bei Autobahnen in der Regel an der Ausfahrt, an Mautstationen fällig. Die Vorgehensweise hierzu kann kurz wie folgt beschrieben werden: Ein Nutzer fährt mit seinem Fahrzeug zunächst an einer Autobahnauffahrt auf die Autobahn auf. Dabei zieht er von einer Mautstation beispielsweise eine Mautkarte, aus der hervorgeht, wo er auf die Autobahn aufgefahren ist. Beim Abfahren wird bei einer Mautstation an der Ausfahrt die zurückgelegte Strecke anhand der Mautkarte ermittelt und die entsprechende Gebühr kassiert.
  • In anderen Ländern wird für Transitreisende an der Grenze eine Vignette verkauft. Nur Inhaber einer solchen Vignette dürfen bestimmte Straßen, wie beispielsweise Autobahnen, nutzen.
  • Beide Verfahren haben Vor- bzw. Nachteile. Dieses Gebührenerhebung mit Mautstationen ist relativ personalintensiv, da die fällige Mautgebühr an den Mautstationen von menschlichen Arbeitskräften vorgenommen werden. Sie ist jedoch auf die wirklich zurückgelegte Strecke bezogen. Ein weiterer Nachteil bei der Erhebung der Straßennutzungsgebühren mit Mautstationen ist, daß bei einem hohen Verkehrsaufkommen die Mautstationen Ausgangspunkte für Verkehrsstaus sind. Die Vignettenlösung ist zwar nicht sonderlich personalintensiv, weil die Vignette in jedem Laden verkauft werden kann, trifft aber alle, auch diejenigen, die die gebührenpflichtige Straße nur relativ kurz nutzen. Diese zahlen nämlich für die kurze Benutzung einen sehr hohen Preis.
  • Eine weitere Lösung für die Erhebung von Mautgebühren sind Erfassungssystem über Funk, bei denen eine Abrechnung in der Regel später erfolgen kann. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 730 728 ist ein solches Erfassungssystem bekannt. Die zu erfassenden Fahrzeuge verfügen hier über eine Einrichtung zum Empfangen von Satellitennavigationssignalen. Hiermit wird die jeweilige geographische Position des Fahrzeugs ermittelt. Die entsprechenden Koordinaten werden über Funk an eine Rechnereinrichtung übertragen. In der Rechnereinrichtung liegt nun ein digitales Abbild der Straßenkarten in Vektordarstellung vor. Einige Straßen sind davon als gebührenpflichtig ausgewählt. Diese gebührenpflichtigen Straßen werden in einzelne Sektionen unterteilt. Über jede Sektion werden mehrere geeignet lange und rechteckige Segmente gelegt, so daß die jeweilige gesamte Sektion abgedeckt ist. Diese Segmente weisen, je nach Art des Straßenverlaufes, eine unterschiedliche Länge auf, wobei die Länge der Segmente einer Sektion immer gleich lang ist. Um die Anzahl der rechteckigen Segmente nicht in die Höhe zu treiben, werden die rechteckigen Segmente breiter als die Straße selbst ausgelegt. Hierdurch werden auch kleinere Krümmungen automatisch abgedeckt, ohne die Gliederung der Sektion in noch feinere Segmente erforderlich zu machen. Dies spart Speicherplatz und letztendlich damit auch Rechnerzeit, da nicht soviele Daten verarbeitet werden müssen, wie bei einer sehr feinen Segmentgliederung. Durch Optimierung kann für jede Sektion die geeignete Segmentlänge gefunden werden, so daß auch der Speicherbedarf in der Rechnereinrichtung möglichst gering gehalten wird. Sobald die Koordinaten eines erfaßten Fahrzeugs in ein solches Segment gelangen, werden die Gebühren fällig und erfaßt. Sobald ein solches Segment verlassen wird, werden keine weiteren Gebühren erhoben.
  • Diese Art der Sektions- und Segmentbildung weist einen gravierenden Nachteil auf: Sobald eine nicht gebührenpflichtige Straße nahe genug an eine gebührenpflichtige Straße kommt, würde ein Fahrzeug auf der gebührenfreien Straße plötzlich in die Gebührenerfassung gelangen. Diese "kritischen Bereiche" werden derzeit daher von der Gebührenüberwachung ausgespart. Eine Sektion fängt also einmal vor und einmal nach diesem "kritischen Bereich" an.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein System und ein Verfahren zu schaffen, bei dem solche "kritischen Bereiche" bei der Erfassung eines Fahrzeugs berücksichtigt werden. Dabei soll der verbrauchte Speicherplatz möglichst optimiert ausgenutzt werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Erfassungssystem zum Erfassen von Fahrzeugen mit einem Positionsbestimmungssystem der eingangs genannten Art
    • a) für jeden Abschnitt jeweils eine geeignete Breite der Rechtecksektoren vorgesehen ist.
  • Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen mit einem Positionsbestimmungssystem der eingangs genannten Art mit folgendem Verfahrensschritt gelöst:
    • a) jedem Abschnitt jeweils eine geeignete Breite für die Rechtecksektoren zuzuordnen.
  • Bisher wurden die Straßen, die für eine Fahrzeugerfassung relevant waren, als digitale Straßenkarten in einem oder mehreren Rechnern gespeichert. Diese digitalen Straßenkarten werden, insbesondere von kommerziellen Anbietern von geographischen Kartenmaterial, angeboten. Um nicht jeden einzelnen Punkt der Straßenführung in den Rechner - aus Gründen des Speicherplatzes und der Rechenzeit - aufnehmen zu müssen, werden die in Betracht zu ziehenden Straßen in Abschnitte unterteilt. Über diese Abschnitte werden wiederum in geeigneter Weise Rechtecksektoren oder rechteckige Segmente gelegt. Die Rechtecksektoren weisen jeweils für jeden Abschnitt immer die gleich Größe auf. Sie wurden bislang jedoch immer nur gleich breit angelegt.
  • Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, auch die Breite dieser Rechtecksektoren für jeden Abschnitt geeignet zu variieren. Hierdurch können diese Rechtecksektoren auch an kritischen Bereiche angepaßt werden. Unter dem Ausdruck "kritische Bereiche" sollen im folgenden solche Bereiche der digitalen Straßenkarte verstanden werden, wo wenigstens zwei Bereiche so dicht nebeneinander liegen, daß der Bereich, in dem ein Fahrzeug nicht erfaßt werden soll, in den zu erfassenden Bereich hineinfällt. Zwei dicht nebeneinander verlaufende Straßen können einen solchen kritischen Bereich bilden, wie z. B. eine zu einer Autobahn unmittelbar parallel verlaufende Landstraße, wobei die Autobahn ein zu erfassender Bereich ist und die Landstraße nicht. Nur die Fahrzeuge auf der Autobahn sollen erfaßt werden. Durch die Anpassung der Rechtecksektoren in der Breite kann dieser Umstand berücksichtigt werden, ohne daß vielmehr Speicher und die damit verbundene Rechenzeit verbraucht wird. Trotzdem wird das Fahrzeug über den gesamten Straßenverlauf erfaßt. Während beim Stand der Technik diese kritischen Bereiche für die Erfassung ausgespart werden mußten.
  • Als vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung hat sich erwiesen, wenn die Abschnitte eine unterschiedliche Länge aufweisen. Auf diese Weise wird das System sehr flexibel und variabel. Die Abschnitte können auf eine Länge gebracht werden, die eine möglichst optimale Ausnutzung des Rechenspeichers und der damit verbundenen Rechenzeit gewährleistet. Vorteilhafterweise werden die Abschnitte im Falle einer Autobahn - beispielsweise von Ausfahrt zu Ausfahrt - ausgewählt.
  • In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Erfassungssystems handelt es sich bei den ausgewählten Straßen um gebührenpflichtige Straßen, wie z. B. Autobahnen. Das Erfassungssystem kann auf diese Art zur Überwachung von gebührenpflichtigen Straßen herangezogen werden. Jedes Fahrzeug, daß die überwachten Straßen nutzt, wird durch das erfindungsgemäße System erfaßt und muß entsprechende Gebühren entrichten.
  • Bei Eintritt in das Erfassungssystem muß dieses aktiviert werden. Hierfür sind in einer geeigneten Ausführung Mittel vorgesehen, die die Erfassung des Fahrzeugs erst bei Eintritt des Koordinatensignals in einen Rechtecksektor aktiviert. Analog muß das Erfassungssystem auch wieder deaktiviert werden. Dies erfolgt vorteilhafterweise durch geeignete Mittel, welche die Erfassung des Fahrzeugs bei Austritt des Koordinatensignals aus einem Rechtecksektor deaktiviert.
  • Damit eine eindeutige Zuordnung von Fahrzeug und erfaßten Koordinaten erfolgen kann, sind in einer bevorzugten Ausführung Identifizierungsmittel vorgesehen, welche ein individuelles Identifizierungssignal zum eindeutigen Identifizieren eines erfaßten Fahrzeugs an das Erfassungssystem senden. Hierdurch wird eindeutig festgelegt, zu wem die erfaßten Koordinaten gehören und wem gegebenenfalls die Straßennutzungsgebühren berechnet werden müssen. In einer Ausführung der Erfindung sind daher Mittel für eine Gebührenzuordnung für die erfaßten Fahrzeuge vorgesehen.
  • Weiterhin sind bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung Mittel zum Ermitteln des Eintrittswinkels und/oder Austrittswinkels eines Fahrzeugs in einen Rechtecksektor vorgesehen. Anhand des Ein- bzw. Austrittswinkels erhält man ein zusätzliches Kriterium, um festzustellen, ob ein Fahrzeug sich in einem zu erfassenden Bereich befindet oder nicht. In einem Kreuzungsbereich bewegt sich beispielsweise das Fahrzeug üblicherweise nicht parallel zu einer Straße, wenn es diese nur kreuzt. Dieses Fahrzeug verfügt somit über einen bestimmten Eintritts- bzw. Austrittswinkel gegenüber dem zu erfassenden Bereich. Wenn das Fahrzeug in einem vorher festgelegten Winkelintervall in den zu erfassenden Bereich gelangt, wird dieses von dem Erfassungssystem nur als kreuzendes Fahrzeug berücksichtigt.
  • Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführung Mittel zum Optimieren bzw. Reduzieren der Datenmengen, insbesondere der Straßendaten, der Abschnittsdaten und der Daten der Rechtecksektoren. Diese Mittel können beispielsweise geeignete Kompressionsalgorithmen enthalten, wodurch die Daten relativ kompakt gehalten werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegen die digitalen Straßenkarten als Vektordaten vor. Hiermit ist eine einfache Verarbeitung der Kartendaten im Rechner gewährleistet. Für die digitalen Karten kann ein beliebiger Maßstab angenommen werden, ohne daß sich die Grundinformation der Vektordaten, somit der digitalen Karte, ändert.
  • Es sind weiterhin Mittel zum Festlegen eines Toleranzbereiches vorgesehen, in dem die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Erfassung des Fahrzeugs erfolgt. Hiermit soll verhindert werden, daß Fahrzeuge, die noch nicht erfaßt werden dürfen, die aber ggf. trotzdem in den Rand des zu erfassenden Bereiches gelangen, nicht bei der Erfassung berücksichtigt werden. Hier hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein gewisser Toleranzbereich für die Aktivierung bzw. Deaktivierung festgelegt wird.
  • Als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich erwiesen, wenn den Abschnitten eine geeignete Länge zugeordnet wird, wobei die Längen unterschiedlich sein können. Ein weiterer Aspekt des Verfahrens ergibt sich, wenn gebührenpflichtige Straßen als relevante Straßen ausgewählt werden.
  • In einer geeigneten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Unterteilung der Straßen in Abschnitte, im Fall von Autobahnen oder autobahnähnlichen Straßen, von Ausfahrt zu Ausfahrt, vorgenommen. Dies erleichtert die Handhabung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Vorteilhafterweise wird bei dem Verfahren die Erfassung des Fahrzeugs erst bei Eintritt des Koordinatensignals in einen Rechtecksektor aktiviert bzw. bei Austritt des Koordinatensignals aus einem Rechtecksektor deaktiviert. Damit kann verhindert werden, daß das zu erfassende Fahrzeug ununterbrochen beobachtet wird. Zur eindeutigen Zuordnung der Koordinaten zu einem Fahrzeug wird in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ein Identifizierungssignal zum eindeutigen Identifizieren eines erfaßten Fahrzeugs an das Erfassungssystem gesendet. Sobald die erfaßten Koordinaten einem Fahrzeug zugeordnet sind, lassen sich diesem auch entsprechende Gebühren zuordnen.
  • Vorteilhafterweise wird analog zu dem erfindungsgemäßen Erfassungssystem auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Eintrittswinkel und/oder Austrittswinkel, mit denen ein Fahrzeugs in ein Rechtecksektor ein- bzw. austritt, ermittelt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt eine Datenoptimierung bzw. Datenreduzierung, insbesondere der Straßendaten, der Abschnittsdaten und der Daten der Rechtecksektoren. Die Optimierung kann durch geeignete Anordnung und die Reduzierung der Daten durch Datenkompression mit Kompressionsalgorithmen vorgenommen werden
  • Analog zur Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Erfassungssystems werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls die Daten der digitalen Straßenkarte, vorteilhafterweise als Vektordaten, im Speicher der Rechnereinheit abgespeichert. Bei Vektordatensätzen können bei einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung, beispielsweise eines Kartenausschnitts, keine Informationen verloren gehen.
  • Vorteilhafterweise wird auch bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Toleranzbereich festgelegt, in dem die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Erfassung eines Fahrzeugs erfolgt. Durch diese Maßnahme werden nur die Fahrzeuge erfaßt, die sich wirklich innerhalb des zu erfassenden Bereiches befinden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Fig. 1 zeigt in einer Prinzipskizze einen Ausschnitt einer digitalen Straßenkarte in Vektordarstellung, mit einer gebührenpflichtigen Autobahn und gebührenfreier Raststätte.
  • Fig. 2 zeigt in einer Prinzipskizze einen Ausschnitt einer digitalen Straßenkarte in Vektordarstellung, mit einer gebührenpflichtigen Autobahn und gebührenfreier Landstraße.
  • Fig. 3 zeigt die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Erfassungssystems.
  • Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 1 zeigt in einer Prinzipskizze einen Ausschnitt einer Straßenkarte in Vektordarstellung, wie sie beispielsweise auch in dem Speicher einer Rechnereinheit eines erfindungsgemäßen Erfassungssystems vorliegt. Prinzipiell wird von Vektordarstellung dann gesprochen, wenn die Straßenkarte aus lauter Koordinaten besteht, die zur Darstellung lediglich mit Linien verbunden werden. Die Koordinaten der Karte werden in Tabellen gespeichert. Durch geeignete Koordinatentransformation können so Ausschnitte in beliebieger Größe dargestellt werden, ohne bei der Vergrößerung oder Verkleinerung Information zu verlieren, wie es beispielsweise bei einer Pixelgrafik der Fall wäre.
  • Ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem dient insbesondere dazu diejenigen Kraftfahrzeuge zu erfassen, die gebührenpflichtige Straßen nutzen. Andere Anwendungsmöglichkeiten bestehen beispielsweise in der polizeilichen Observierung von bestimmten Fahrzeugen. Gleichzeitig kann ein solches Erfassungssystem als Diebstahlschutz dienen, da die Position und die Identifikation des Fahrzeugs kontinuierlich gesendet werden. Ferner kann ein solches Erfassungssystem grundsätzlich auch z. B. zur Verkehrskontrolle und/oder -regulierung dienen. Durch die Auswertung der erfaßten Daten können einstellbare Geschwindigkeitsschilder geregelt werden, um bei einer hohen Verkehrsdichte Staus zu verhindern.
  • Fahrzeuge des vorliegenden Ausführungsbeispiels von Fig. 1 sind mit einem Satellitennavigationssystem (GPS = "Global Positioning System") ausgerüstet. Über das Satellitennavigationssystem werden die Koordinaten der augenblicklichen Position des Fahrzeugs ermittelt. Solche Fahrzeuge sind in der Lage, beispielsweise über Funk, kontinuierlich die Koordinaten ihrer Position an das Erfassungssystem zu senden. Neben den Koordinatensignalen müssen die Fahrzeuge jedoch auch Identifikationssignale senden, mit denen das Fahrzeug eindeutig durch das Erfassungssystem identifiziert werden kann. Das Erfassungssystem weist eine geeignete Empfangs- und Verarbeitungseinrichtung auf, um die Koordinaten- und Identifikationssignale zu empfangen und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinrichtung besteht aus einem oder mehreren Rechnern, die ggf. untereinander vernetzt sind. In den Speichern der Rechner liegt das digitale Kartenmaterial vor, daß u. a. von kommerziellen Anbietern angeboten wird. In Fig. 1 wird somit quasi ein digitales Abbild eines Kartenausschnitts dargestellt.
  • Mit 10 wird in Fig. 1 eine gebührenpflichtige Autobahn bezeichnet, die als geschlängelte Linie dargestellt ist. Auf die Autobahn 10 führen Auffahrten 12 und 14 hin. Von der Autobahn 10 führen weiterhin Ausfahrten 16, 18 weg. An der Autobahn 10 liegt ferner eine Raststätte 20, zu der Ausfahrt 22 von der Autobahn 10 führt. Von der Raststätte 20 gelangt ein Kraftfahrzeug zurück zur Autobahn 10 über Auffahrt 24. Während es sich bei der Autobahn 10 um einen gebührenpflichtigen Bereich handelt, ist die Raststätte ein gebührenfreier Raum. Die Autobahn 10 ist in geeignete Abschnitte 26, 28, 30, 32 und 34 unterteilt. Die Abschnitte 26, 28, 30, 32, 34 der Autobahn 10 werden durch senkrecht gestrichelte Linien angedeutet. In diese Abschnitte 26, 28, 30, 32, 34, oder auch Sektionen genannt, werden Rechtecksektoren 36, 38, 40, 42 und 44 über den Verlauf der Autobahn 10 gelegt.
  • Die Rechtecksektoren 36, 38, 40, 42, 44 eines jeden Abschnitts 26, 28, 30, 32, 34 sind in ihrer Länge 46 und Breite 48 unterschiedlich ausgelegt, und zwar so, daß sie in geeigneter Weise in den Abschnitt 26, 28, 30, 32, 34 passen. Sie werden dazu in ihrer Länge 46 und Breite 48 jeweils für jeden Abschnitt 26, 28, 30, 32, 34 so dimensioniert, daß möglichst wenig Rechtecksektoren 36, 38, 40, 42, 44 verwendet werden, damit möglichst wenig Speicherplatz des Rechner verbraucht wird. Die Rechtecksektoren 36, 38, 40, 42, 44 eines jeden Abschnitts 26, 28, 30, 32, 34 sind jedoch immer jeweils gleich groß.
  • Da bei zu breiten Rechtecksektoren 48 leicht Bereiche abgedeckt werden, die nicht mehr zu den gebührenpflichtigen Abschnitten 30 gehören - im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise die Raststätte 20 - müssen dort die Rechtecksektoren 48 relativ schmal ausgelegt werden (also kleine Breite 48), damit die Rechtecksektoren 48 nicht auch diesen Bereich überlappen. Die Rechtecksektoren 26, 28, 32, 34 anderer Abschnitte können hingegen erheblich breiter dimensioniert sein.
  • Sobald die an das Erfassungssystem übermittelten Koordinaten eines Fahrzeugs in einen solchen Rechtecksektor 36, 38, 40, 42, 44 gelangt, werden für dieses Fahrzeug Straßennutzungsgebühren fällig. Die Gebührenerfassung wird damit aktiviert. Erst beim Verlassen eines Rechtecksektors 36, 38, 40, 42, 44 wird die Gebührenerfassung deaktiviert. Anhand des Identifikationssignals, welches vom Fahrzeug übermittelt wird, kann dem Fahrzeug nun eindeutig die Gebühr für die gefahrene Strecke auf der gebührenpflichtigen Autobahn 10 berechnet werden.
  • In Fig. 2 ist ein ähnlicher Sachverhalt dargestellt wie in Fig. 1. Bei der dicken geschlängelten Linie handelt es sich wiederum um die gebührenpflichtige Autobahn 10. Anstelle der Raststätte 20 sind nun mehrere Landstraßen 50, 52, 54 als nicht gebührenpflichtige Bereiche dargestellt. Die Landstraße 50 liegt zumindest in Teilbereichen sehr dicht an der Autobahn 10. Die Landstraßen 52, 54 kreuzen die Autobahn 10. Die kostenpflichtige Autobahn 10 ist in Abschnitte 56, 58, 60, 62 unterteilt. Jeder dieser Abschnitte 56, 58, 60, 62 weist, analog zu Fig. 1, individuelle Rechtecksektoren 64, 66, 68, 70 mit geeigneten Längen 46 und 48 auf. In dem Bereich des Abschnitts 58 sind die Rechtecksektoren 66 sehr schmal ausgelegt, um nicht die Landstraße 50 zu überlappen. Die Landstraße 50 verläuft nämlich sehr dicht neben der Autobahn 10. Ansonsten würden für ein Fahrzeug, welches über die Landstraße 50 fährt, unter Umständen Gebühren erhoben, obwohl dies gar nicht notwendig wäre. Die Gebührenerfassung erfolgt genauso, wie es oben zu Fig. 1 beschrieben ist.
  • Da Fahrzeuge, welche über die Landstraßen 52 bzw. 54 fahren, die gebührenpflichtige Autobahn 10 zwangsläufig kreuzen, müßten auch für diese Gebühren erhoben werden, da sie in den gebührenpflichtigen Bereich der Autobahn 10 gelangen und diesen, wenn auch nur kurzfristig, aktivieren. Um diese ungerechtfertigte Gebührenerfassung zu vermeiden, werden solche Fahrzeuge, die in einem nahezu senkrechten Winkel in den gebührenpflichtigen Bereich gelangen, von der Erfassung ausgenommen. Gegebenenfalls kann als Kriterium auch die Aufenthaltszeit im gebührenpflichtigen Bereich hinzugezogen werden. Wenn ein Fahrzeug sich nur einen kurzen Augenblick in dem gebührenrelevanten Bereich befindet, so wird es von der Gebührenerfassung ausgeschlossen.
  • Anhand von Fig. 3 soll kurz die prinzipielle Funktionsweise des erfindungsgemäßen Erfassungssystems bzw. des Verfahrens zum Erfassen von Fahrzeugen erläutert werden, wie es bereits weiter oben angedeutet. Ein Fahrzeug 72 erhält von einem Satellitennavigationssystem Daten bezüglich seiner genauen Position. Über Funk 76 sendet das Fahrzeug 72 die Positionskoordinaten, Pfeil 78, und ein individuelles Identifizierungssignal, Pfeil 80. Diese Positionskoordinaten 78 und das Identifizierungssignal werden von einer Empfangseinrichtung 82 eines Erfassungssystems 84 empfangen. In dem Erfassungssystem wird anhand einer geographischen Karte 86 in Vektordarstellung festgestellt (wie zu Fig. 1 und 2 beschrieben), ob für die augenblickliche Position des Fahrzeugs 72 Gebühren fällig sind, Kasten 88. Wenn Gebühren fällig sind, werden dem Konto des Fahrzeugs, welches durch das Identifizierungssignal 80 identifiziert wurde, Straßennutzungsgebühren zugeordenet, Kasten 90. Anschließend kann automatisch dem Halter des Fahrzeugs eine Rechnung zugestellt werden, Kasten 92.

Claims (24)

  1. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74), z. B. Satellitennavigations- oder Peilsystem, bei der Benutzung von Straßen (10); mit den Merkmalen
    a) Mittel (76), mit denen ein Fahrzeug sein empfangenes Koordinatensignal (78) an das Erfassungssystem (84) übermittelt,
    b) wobei das Erfassungssystem (84) eine Rechnereinheit enthält;
    c) in einem Speicher der Rechnereinheit eine digitale Straßenkarte (86) vorliegt,
    d) wobei ausgewählte Straßen (10) der Straßenkarte (86) in geeignete Abschnitte (26, 28, 30, 32, 34) unterteilt sind;
    e) jeder Abschnitt (26, 28, 30, 32, 34) wiederum in digitale Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) unterteilt ist,
    f) Mittel zum Zuordnen der Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) den Koordinaten des jeweils erfaßten Fahrzeugs (72),
    g) jeder Abschnitt (26, 28, 30, 32, 34) jeweils eine geeignete Länge (46) der Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) aufweist;
    h) die Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) über der Straßenführung liegen,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    a) für jeden Abschnitt (26, 28, 30, 32, 34) jeweils eine geeignete Breite (48) der Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) vorgesehen ist.
  2. 2. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (26, 28, 30, 32, 34) eine unterschiedliche Länge (46) aufweisen.
  3. 3. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Straßen gebührenpflichtige Straßen, wie z. B. Autobahnen (10), sind.
  4. 4. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (26, 28, 30, 32, 34) von Ausfahrt (16, 18) zu Ausfahrt (16, 18) vorgesehen sind.
  5. 5. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Erfassung des Fahrzeugs (72) erst bei Eintritt des Koordinatensignals (78) in einen Rechtecksektor (36, 38, 40, 42, 44) aktiviert.
  6. 6. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Erfassung des Fahrzeugs (72) bei Austritt des Koordinatensignals (78) aus einem Rechtecksektor (36, 38, 40, 42, 44) deaktiviert.
  7. 7. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Identifizierungsmittel, welche ein Identifizierungssignal (80) zum eindeutigen Identifizieren eines erfaßten Fahrzeugs (72) an das Erfassungssystem (84) senden.
  8. 8. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel für eine Gebührenzuordnung (90) für die erfaßten Fahrzeuge (72) vorgesehen sind.
  9. 9. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Ermitteln des Eintrittswinkels und/oder Austrittswinkels eines Fahrzeugs (72) in einen Rechtecksektor (36, 38, 40, 42, 44) vorgesehen sind.
  10. 10. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Mittel zum Optimieren bzw. Reduzieren der Datenmengen, insbesondere der Straßendaten, der Abschnittsdaten (26, 28, 30, 32, 34) und der Daten der Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44).
  11. 11. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Straßenkarte (86) als Vektordaten vorliegt.
  12. 12. Erfassungssystem (84) zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Festlegen eines Toleranzbereiches vorgesehen sind, in dem die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Erfassung des Fahrzeugs (72) erfolgt.
  13. 13. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen mit einem Positionsbestimmungssystem (74), z. B. Satelitennavigationssystem (GPS), bei der Benutzung von Straßen (10), mit folgenden Verfahrensschritten:
    a) Übermitteln des empfangenen Koordinatensignals (78) an ein Erfassungssystem (84) mit einer Rechnereinheit, in dessen Speicher eine digitale Straßenkarte (86) vorliegt,
    b) Unterteilen ausgewählter Straßen (10) der Straßenkarte (86) in geeignete Abschnitte (26, 28, 30, 32, 34);
    c) Unterteilen eines jeden Abschnitts (26, 28, 30, 32, 34) wiederum in digitale Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44),
    d) Zuordnen der Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) den Koordinaten (78) des jeweils erfaßten Fahrzeugs (72),
    e) jedem Abschnitt (26, 28, 30, 32, 34) jeweils eine geeignete Länge (46) für die Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) zuordnen;
    f) Legen der Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) über die Straßenführung (10),
    dadurch gekennzeichnet, daß
    a) jedem Abschnitt (26, 28, 30, 32, 34) jeweils eine geeignete Breite (48) für die Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44) zugeordnet wird.
  14. 14. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß den Abschnitten (26, 28, 30, 32, 34) eine geeignete Länge zugeordnet wird, wobei die Längen unterschiedlich sein können.
  15. 15. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß gebührenpflichtige Straßen (10) als relevante Straßen ausgewählt werden.
  16. 16. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung der Straßen in Abschnitte (26, 28, 30, 32, 34) im Fall von Autobahnen oder autobahnähnlichen Straßen von Ausfahrt (16, 18) zu Ausfahrt (16, 18) vorgenommen wird.
  17. 17. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Anspruche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Fahrzeugs (72) erst bei Eintritt des Koordinatensignals (78) in einen Rechtecksektor (36, 38, 40, 42, 44) aktiviert wird.
  18. 18. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Fahrzeugs (72) bei Austritt des Koordinatensignals (78) aus einem Rechtecksektor (36, 38, 40, 42, 44) deaktiviert wird.
  19. 19. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Identifizierungssignal (80) zum eindeutigen Identifizieren eines erfaßten Fahrzeugs (72) an das Erfassungssystem (84) gesendet wird.
  20. 20. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Gebühren einem erfaßten Fahrzeug (72) zugeordnet werden.
  21. 21. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittswinkel und/oder Austrittswinkel, mit denen ein Fahrzeug (72) in einen Rechtecksektor (36, 38, 40, 42, 44) ein- bzw. austritt, ermittelt wird.
  22. 22. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenoptimierung bzw. Datenreduzierung, insbesondere der Straßendaten, der Abschnittsdaten und der Daten der Rechtecksektoren (36, 38, 40, 42, 44), erfolgt.
  23. 23. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Straßenkarte (86) als Vektordaten im Speicher der Rechnereinheit abgespeichert wird.
  24. 24. Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen (72) mit einem Positionsbestimmungssystem (74) bei der Benutzung von Straßen (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toleranzbereich festgelegt wird, in dem die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Erfassung eines Fahrzeugs erfolgt.
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