DE102014115840A1

DE102014115840A1 - Toll collection by means of radio beacons

Info

Publication number: DE102014115840A1
Application number: DE102014115840.7A
Authority: DE
Inventors: Norbert Miller
Original assignee: Scheidt and Bachmann GmbH
Current assignee: Scheidt and Bachmann GmbH
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur automatisierten Erfassung der Benutzung mautpflichtiger Straßen durch Fahrzeuge, wenigstens bestehend aus einer Funkbake zur unidirektionalen Sendung von digitalen Nutzdatentelegrammen innerhalb eines räumlich begrenzten Sendebereichs, und einer fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung zum Empfang, Zwischenspeicherung und Weitersendung der von der Funkbake gesendeten Nutzdatentelegramme, und einer Aufsendestation zum Empfang und zur Weitersendung der von der Datenvorrichtung weitergesendeten Nutzdatentelegramme, und einem Hintergrundsystem zur Auswertung und Weiterverarbeitung der von der Aufsendestation empfangenen Nutzdatentelegramme.The invention relates to a system for automated detection of the use of toll roads by vehicles, at least consisting of a radio beacon for unidirectional transmission of digital payload telegrams within a spatially limited range, and a vehicle-integrated data device for receiving, caching and retransmission of the sent from the beacon payload telegrams, and a sending station for receiving and for forwarding the further forwarded by the data device Nutzdatentelegramme, and a background system for the evaluation and further processing of the received data received from the sending station telegrams.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere ein System und ein Verfahren zur automatisierten Erfassung der Benutzung mautpflichtiger Straßen durch Fahrzeuge.More particularly, the invention relates to a system and method for automatically detecting the use of toll roads by vehicles.

Vorgenannte Systeme und Verfahren zur Mauterhebung für Straßen sind dem Grunde nach bekannt.The aforementioned systems and methods for toll collection for roads are basically known.

Es gibt benutzungsunabhängige Verfahren, bei denen eine Maut für einen bestimmte Zeitdauer erhoben (z. B. Woche, Monat oder Jahr) und Zugang zu mautpflichtigen Straßen für die vorausbezahlte Zeitdauer gewährt wird, unabhängig von der Nutzungshäufigkeit. Das Nutzungsrecht ist bei diesen Systemen nicht zwischen verschiedenen Fahrzeugen übertragbar und wird dokumentiert durch einen fest mit dem Fahrzeug verbundenen Zahlungsnachweis, der von außerhalb des Fahrzeugs optisch inspiziert werden kann und der sich selbst zerstört, wenn man versucht, ihn vom Fahrzeug zu lösen („Vignette”).There are no-usage procedures that charge a toll for a specific period of time (eg, week, month, or year) and give access to toll roads for the prepaid period, regardless of frequency of use. The right of use in these systems is not transferable between different vehicles and is documented by a proof of payment fixed to the vehicle, which can be optically inspected from outside the vehicle and which destroys itself when attempting to detach it from the vehicle ("Vignette ").

Ferner gibt es benutzungsabhängige Verfahren, bei denen die Maut im Wesentlichen pro gefahrene Strecke erhoben wird. Die klassische Lösung hierfür sind Verfahren mit Mautstationen an Zu- und Abfahrten von Maustrecken, bei denen der Fahrer des mautpflichtigen Fahrzeugs an der Zufahrt ein Ticket erhält, welches er bei Erreichen der gewünschten Abfahrt bezahlt. Das System ist insofern aufwendig, als es an vielbefahrenen Strecken große Mautstationen braucht, um die Ausgabe der Tickets und das Bezahlen der Maul auch bei großem Verkehrsaufkommen in akzeptabler Zeit durchführen zu können. Darüber hinaus muss für dieses System jede Zufahrt und Abfahrt mit Mautstationen versehen sein.Furthermore, there are usage-dependent methods in which the toll is essentially levied per distance traveled. The classic solution for this are procedures with toll stations at entrances and exits of mouse routes, in which the driver of the toll vehicle at the entrance receives a ticket, which he pays when reaching the desired departure. The system is complex in that it takes on busy routes large toll stations to be able to carry out the issue of tickets and pay the mouth even in large traffic in an acceptable time. In addition, each access and departure must be provided with toll stations for this system.

Eine Weiterentwicklung der Mautstationen ist die „Schnellspur”, auf der registriere Nutzer (Fahrzeuge) ohne anzuhalten eine Mautstation passieren können. Dabei befindet sich im Fahrzeug eine kontaktlos auslesbare wide-range Transponderkarte, die von einer Ausleseeinheit über oder seitlich der Schnellspur an der Mautstation kontaktlos ausgelesen wird. Damit ist im Mauterhebungssystem bekannt, warm und wo welche Transponderkarte die mautpflichtige Strecke betreten und verlassen hat, so dass zur benutzten Transponderkarte eine Maut ermittelt und mit einem hinterlegten Konto verrechnet werden kann.A further development of the toll stations is the "fast lane" on which registered users (vehicles) can pass a toll station without stopping. In this case, there is a contactless readable wide-range transponder card in the vehicle, which is read out contactlessly by a readout unit above or at the side of the fast lane at the toll station. This is known in the toll collection system, warm and where which transponder card entered and left the toll route, so that the used transponder card can be determined a toll and charged with a stored account.

Weiter bekannt ist des Toll-Collect-Verfahren für Lastkraftwagen (LKW) in Deutschland. Bevorzugter Weg für die Mauterhebung in Toll-Collect ist die vollautomatische Abrechnung durch den Einsatz des GPS-Systems, die den Einbau von sogenannten On-Board-Units (OBU) in LKW erforderlich macht. Mit dem Start des LKW schaltet sich die OBU ein und lokalisiert die Position des Fahrzeugs mittels Satellitennavigation. Anhand der Position und in der OBU gespeicherter Streckendaten kann die OBU nun bestimmen, ob auf der Fahrstrecke Mautpflicht besteht. Die dabei gesammelten Daten werden per Mobilfunk in ein Rechenzentrum übermittelt und dort für die Rechnungsstellung verarbeitet. Um zu verhindern, dass Mautzahlungen unterschlagen werden (z. B. durch einfaches Ausschalten der OBUs), werden zum einen LKW an ca. 300 Mautbrücken fotografiert, zum anderen durch ca. 450 mobile Kontrollstellen überprüft. Die gewonnenen Daten werden mit den Daten im Zentralcomputer abgeglichen und ggf. entsprechende Maßnahmen eingeleitet.Also known is the Toll Collect method for trucks in Germany. The preferred way to collect toll in Toll-Collect is through fully automatic billing through the use of the GPS system, which requires the installation of so-called on-board units (OBU) in trucks. With the start of the truck, the OBU turns on and locates the position of the vehicle by means of satellite navigation. Based on the location and route data stored in the OBU, the OBU can now determine whether there is toll on the route. The data collected is transmitted via mobile phone to a computer center where it is processed for invoicing. In order to prevent toll payments being suppressed (eg by simply switching off the OBUs), trucks are photographed at about 300 toll bridges and checked by about 450 mobile checkpoints. The data obtained are compared with the data in the central computer and, if necessary, appropriate measures are taken.

So sind aus dem Stand der Technik insbesondere die folgenden Verfahren bekannt geworden.Thus, in particular the following methods have become known from the prior art.

Aus EP784297A1 ist ein Mauterhebungsverfahren bekannt, bei dem zwischen einer Mautstelle und einem in einem Fahrzeug befindlichen mobilen Endgerät Durchfahrtsdaten ausgetauscht werden, die zur automatisierten Mauterhebung verwendet werden. Die Durchfahrtsdaten werden an den Mautstellen der Ein- und Ausfahrten gespeichert und in einem Zentralsystem abgerechnet. Das mobile Endgerät kann ein Telefon sein.Out EP784297A1 A toll collection method is known in which transit data is exchanged between a toll booth and a vehicle-mounted mobile terminal used for automated toll collection. The passage data are stored at the toll gates of the entrances and exits and settled in a central system. The mobile terminal may be a telephone.

Aus JP120504/1993 ist ein Mauterhebungsverfahren bekannt, bei dem in eine tragbare Fahrzeugeinheit eine Kreditkarte eingesteckt wird. Die Fahrzeugeinheit ist in der Lage, drahtlos mit Mautstationen zu kommunizieren und sendet abrechnungsrelevante Daten – einschließlich der Kreditkartennummer – bei der Ein- und Ausfahrt jeweils an die Mautstation. Die Fahrtdaten werden von einem zentralen Rechner abgerechnet.Out JP120504 / 1993 A toll collection method is known in which a credit card is plugged into a portable vehicle unit. The vehicle unit is able to communicate wirelessly with toll stations and sends billing-relevant data - including the credit card number - at the entrance and exit to the tollbooth. The trip data is billed by a central computer.

Aus US2010032479A1 ist eine weitere Methode zur Mautzahlung bekannt: Eine elektronische Mauteinheit in einem Fahrzeug gibt Informationen bezüglich zu zahlender Maut und bezüglich eines registrierten Fahrzeugs an ein mobiles Kommunikationsterminal. Das Kommunikationsterminal zahlt die Maut über eine Identifikationskarte und meldet die Zahlung an die Mauteinheit zurück. Es handelt sich dem Grunde nach um ein Zahlverfahren mit einem mobilen Endgerät („Handy-Payment”), bei dem das Endgerät Informationen über den Zahlbetrag aus der Mauteinheit empfängt und eine erfolgreiche Zahlung an die Mauteinheit zurückmeldet. Auch hier wird der Zahlungsvorgang durchgeführt beim Passieren von Mautstellen.Out US2010032479A1 Another method of toll payment is known: An electronic toll collection unit in a vehicle provides information regarding tolls to be paid and a registered vehicle to a mobile communication terminal. The communication terminal pays the toll via an identification card and returns the payment to the toll collection unit. It is basically a payment method with a mobile terminal ("mobile payment"), in which the terminal receives information about the payment amount from the toll unit and reports a successful payment to the toll unit. Again, the payment process is performed when passing through toll booths.

US2004212518A1 beschreibt eine Methode, den Nutzer eines Mauterhebungssystem, welches mit Vorauszahlungen („prepaid accounts”) arbeitet, beim Passieren von Mautstellen über den aktuellen Stand seines Mautkontos zu informieren. Dazu arbeiten ein Fahrzeugnavigationssystem und ein Kommunikationsterminal im Fahrzeug dergestalt zusammen, dass das Navigationssystem anhand von hinterlegten Kartendaten das Passieren einer Mautstelle erkennt, über das Kommunikationsterminal eine Anfrage an das Mauterhebungssystem absetzt und – wiederum über das Kommunikationsterminal – den Kontostand mitgeteilt bekommt und zur Anzeige bringt. Nach heutigen technischen Maßstäben können Fahrzeugnavigationssystem und Kommunikationsterminal zusammen von einer Smartphone ersetzt werden. US2004212518A1 describes a method to inform the user of a toll collection system, which works with prepaid accounts, when passing through toll booths about the current status of his toll account. For this purpose, a vehicle navigation system and a communication terminal in the vehicle work together in such a way that the navigation system recognizes the passage of a toll booth based on stored card data, sends a request to the toll collection system via the communication terminal and - again via the communication terminal - receives the account balance and displays it. According to today's technical standards, vehicle navigation system and communication terminal can be replaced together by a smartphone.

Den aus der Patentliteratur bekannten Fundstellen ist gemeinsam, dass die Mauterhebung in allen Fällen durch das Passieren von Mauterhebungsstellen ausgelöst ist und dass an den Mauterhebungsstellen eine bidirektionale Kommunikation zwischen Mauterhebungsstelle und einer Kommunikationseinheit im Fahrzeug stattfindet Die Mauterhebungsstelle sendet Daten an die Kommunikationseinheit im Fahrzeug; die Kommunikationseinheit sendet Daten an die Mauterhebungsstelle zurück.The references known from the patent literature have in common that the toll collection is triggered in all cases by the passage of toll collection and that takes place at the toll collection points bidirectional communication between toll collection point and a communication unit in the vehicle The toll collection point sends data to the communication unit in the vehicle; the communication unit sends data back to the toll collection point.

Für den Fall der Einführung einer Autobahn-Maut für PKW in relativ dicht besiedelten Ländern mit vielen Autobahnauf- und -ausfahrten entfällt aus Raum- und Kostengründen der Ausbau mit Mautstationen. Es kommt also nur eine benutzungsunabhängige Maut in Frage oder eine benutzungsabhängige Maut mit geringeren infrastrukturellen Eingriffen.In the case of the introduction of a motorway toll for cars in relatively densely populated countries with many highway entrances and exits accounts for space and cost reasons, the expansion with toll stations. So there is only one usage-independent toll in question or a usage-based toll with less infrastructural interventions.

Eine benutzungsabhängige Mauterhebung mittels des Toll-Collect-Verfahrens scheitert für PKW daran, dass die Kosten für eine On-Board-Unit und ihren Einbau in die jeweilige Fahrzeuginfrastruktur für die Gesamtheit alter PKW zu hoch sind.A use-dependent toll collection by means of the Toll Collect method fails for cars because the cost of an on-board unit and its installation in the respective vehicle infrastructure for the totality of old cars are too high.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, die sichere automatisierte Erfassung der Benutzung von mautpflichtigen Straßen zu ermöglichen ohne dass dafür kostenintensive Infrastruktur im Straßennetz oder in den Fahrzeugen nötig wäre und ohne dass dafür den Verkehrsfluss behindernde Mauterhebungsstellen eingerichtet werden müssten.It is therefore an object of the invention to enable secure automated detection of the use of toll roads without the need for costly infrastructure in the road network or in the vehicles would be necessary and without the traffic flow obstructing toll collection points would have to be established.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäßes System vorgeschlagen, wenigstens bestehend aus einer Funkbake zur unidirektionalen Sendung von digitalen Nutzdatentelegrammen innerhalb eines räumlich begrenzten Sendebereichs, und einer fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung zum Empfang, Zwischenspeicherung und Weitersendung der von der Funkbake gesendeten Nutzdatentelegramme, und einer Aufsendestation zum Empfang und zur Weitersendung der von der Datenvorrichtung weitergesendeten Nutzdatentelegramme, und einem Hintergrundsystem zur Auswertung und Weiterverarbeitung der von der Aufsendestation empfangenen Nutzdatentelegramme. Ferner wird ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen.To solve the problem system according to the invention is proposed, at least consisting of a radio beacon for unidirectional transmission of digital payload telegrams within a spatially limited range, and a vehicle-integrated data device for receiving, caching and retransmission of the sent from the beacon payload telegrams, and a sending station for receiving and Retransmission of the forwarded by the data device Nutzdatentelegramme, and a background system for the evaluation and further processing of the user data received from the sending station. Furthermore, a method according to the invention according to claim 11 is proposed.

Das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine vergleichsweise kostengünstige benutzungsabhängige Mauterhebung ermöglichen. Insbesondere wird dies durch den synergetischen Einsatz hochspezialisierter Einzelkomponenten erreicht, die hinsichtlich ihrer Einzelfunktionalität auf ein Minimum beschränkt sind, wodurch keine komplexe Infrastruktur zum Betrieb des System vonnöten ist und der Herstellungs-, Einrichtungs-, Wartungs- und Betriebsaufwand des erfindungsgemäßen Systems vorteilhafterweise gesenkt wird.The system according to the invention and the method according to the invention are distinguished by the fact that they enable comparatively cost-effective, use-dependent toll collection. In particular, this is achieved by the synergetic use of highly specialized individual components, which are limited in their individual functionality to a minimum, whereby no complex infrastructure for operating the system is needed and the manufacturing, setup, maintenance and operating costs of the system according to the invention is advantageously reduced.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass periodisch unidirektionale Funksignale von der an einer mautpflichtigen Straße aufgestellten Funkbake innerhalb eines die mautpflichten Straße wenigstens bereichsweise abdeckenden Funkbereis gesendet werden, wobei wenigstens ein Funksignal von der sich zumindest zeitweise innerhalb des Funkbereichs befindenden fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung empfangen wird, wobei mit dem Funksignal übersandte digitale Daten im Datenspeicher der Datenvorrichtung gespeichert werden.It is inventively provided that periodically unidirectional radio signals are sent from the set up on a toll road radio beacon within a the toll road at least partially covering Funkbereis, wherein at least one radio signal from the at least temporarily located within the radio range vehicle-integrated data device is received, with the Radio signal transmitted digital data stored in the data memory of the data device.

Die Datenvorrichtung ist hierbei vorzugsweise mechanisch mit einem Fahrzeug verbunden und vorzugsweise im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Elektrisch und informationstechnisch kann sie jedoch fahrzeugungebunden agieren.The data device is in this case preferably mechanically connected to a vehicle and preferably arranged in the interior of the vehicle. Electrically and in terms of information technology, however, it can operate without a license.

Jede fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung trägt vorzugsweise eine eineindeutige Nummer und ist in einem zentralen Hintergrundsystem als zum Fahrzeug gehörig registriert. Weiter ist es vorzugsweise vorgesehen, zu jeder Datenvorrichtung am Hintergrundsystem ein Nutzerkonto einzurichten, das Daten zum Fahrzeug und zum Fahrzeughalter (mindestens Fahrzeugkennzeichen, Name, Anschrift und Kontaktdaten des Halters) umfasst. Ferner kann zum Nutzerkonto ein elektronisches Zahlungsmittel hinterlegt sein, wie z. B. eine Kreditkartennummer oder ein SEPA-Mandat.Each in-vehicle data device preferably carries a unique number and is registered in a central background system as belonging to the vehicle. Furthermore, it is preferably provided to set up a user account for each data device on the background system which stores data about the vehicle and the vehicle owner (at least vehicle license plate number, name, address and contact details of the owner). includes. Furthermore, an electronic means of payment can be stored for the user account, such. For example, a credit card number or a SEPA mandate.

Beim Befahren der mautpflichtigen Straße empfängt die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung Funksignale von den entlang der Straße aufgestellten Funkbaken und speichert zumindest den Dateninhalt bestimmter dieser empfangenen Funksignale – nämlich Nutzdatentelegramme – ab. Die Nutzdatentelegramme enthalten mindestens die eineindeutige Kennung der Bake sowie einen Zeitstempel (Datum und Uhrzeit).When driving on the toll road, the vehicle-integrated data device receives radio signals from the radio beacons set up along the road and at least stores the data content of certain of these received radio signals - namely payload data telegrams. The user data telegrams contain at least the unique identifier of the beacon as well as a time stamp (date and time).

Empfängt die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung ein Nutzdatentelegramm von einer Funkbake, so speichert sie es in einem Speicherbaustein ab.If the vehicle-integrated data device receives a payload data telegram from a radio beacon, it stores it in a memory module.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die während der Fahrten von der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung gespeicherten Nutzdatentelegramme zur Weiterverarbeitung an das Hintergrundsystem gesendet. Nutzdatentelegramme, die von der Datenvorrichtung an des Hintergrundsystem gesendet werden, werden von der Datenvorrichtung mit ihrer eineindeutigen Nummer versehen, so dass sie im Hintergrundsystem genau dieser Datenvorrichtung – also dem zugehörigen Fahrzeug und damit dem Nutzerkonto – zugeordnet werden können. Im Hintergrundsystem werden aus den Nutzdatentelegrammen mautpflichtige Fahrten datentechnisch rekonstruiert und über elektronische Zahlungsmittel verrechnet. Dazu wird dem Nutzer in regelmäßigen Abständen – z. B. monatlich – eine Rechnung gestellt.According to a preferred embodiment of the invention, the useful data telegrams stored during the journeys of the vehicle-integrated data device are sent to the background system for further processing. Payload telegrams that are sent by the data device to the background system are provided by the data device with their unique number so that they can be assigned in the background system exactly this data device - ie the associated vehicle and thus the user account. In the background system, toll-based journeys are reconstructed from the payload data telegrams and charged using electronic means of payment. This is the user at regular intervals -. Monthly - a bill.

Des Senden der gespeicherten Nutzdatentelegramme von der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung an das Hintergrundsystem erfolgt vorzugsweise an Orten, an denen sich Fahrzeuge typischerweise regelmäßig für eine Zeitdauer von wenigstens einigen Minuten unbewegt aufhalten, wie z. B. Tankstellen, Parkhäuser, Werkstätten, Prüfdienstleister (TÜV, DEKRA, GTÜ) und dergleichen. Im Sinne der Erfindung sind solche Orte „Aufsendestationen”, mit deren Hilfe die von Datenvorrichtungen gespeicherten Nutzdatentelegrame als „upload” an das Hintergrundsystem aufgesendet werden. An einer Aufsendestation ist zu diesem Zweck ein Funksystem installiert, das mit der Datenvorrichtung einen, vorzugsweise bidirektionalen, Datenaustausch durchführt, sobald die Datenvorrichtung – also das zugehörige Fahrzeug – in den Sendebereich des Funksystems eintritt. Dazu sendet das Funksystem sowohl ein später beschriebenes Wake-Up Signal als auch eine digitale Aufsendekennung und eine Autorisierung an die Datenvorrichtung, und diese sendet daraufhin alle gespeicherten, bisher nicht gesendeten Nutzdatentelegramme unter Hinzufügen der eindeutigen Nummer der Datenvorrichtung an das Funksystem. Das Funksystem bestätigt der Datenvorrichtung den Empfang der Nutzdatentelegramme, und die Datenvorrichtung markiert diese erfolgreich aufgesendeten Nutzdatentelegramme in ihrem Datenspeicher als „gesendet”. Weiterhin sendet das Funksystem einen Zeitstempel (Datum und Uhrzeit) und eine eineindeutige Kennung an die Datenvorrichtung; diese Daten werden in der Datenvorrichtung gespeichert, um den Ort und Zeit des Aufsendevorgangs gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung für ein Kontrollverfahren nutzen zu können. Um den Speicher der Datenvorrichtung nicht überlaufen zu lassen, können die als gesendet markierten Nutzdatentelegramme im Speicher der Datenvorrichtung gelöscht oder von neu empfangenen Nutzdatentelegrammen überschrieben werden. Um das Datenvolumen beim Aufsenden der Nutzdatentelegramme so klein wie möglich zu halten und damit die zum Aufsenden benötigte Zeit so kurz wie möglich, sendet die Datenvorrichtung vorzugsweise nur solche gespeicherten Nutzdatentelegramme, die in ihrem Speicher nicht als bereits gesendet markiert sind.Sending the stored payload telegrams from the in-vehicle data device to the background system is preferably at locations where vehicles typically remain stationary for a period of time of at least a few minutes, such as e.g. As gas stations, parking garages, workshops, inspection service (TÜV, DEKRA, GTÜ) and the like. For the purposes of the invention, such places are "sending stations" with the aid of which the useful data telegrams stored by data devices are sent to the background system as an "upload". At a Aufsendestation a radio system is installed for this purpose, which performs with the data device one, preferably bidirectional, data exchange as soon as the data device - ie the associated vehicle - enters the transmission range of the radio system. For this purpose, the radio system sends both a wake-up signal described later as well as a digital forwarding identifier and an authorization to the data device, and this then sends all stored, not yet sent payload telegrams with the addition of the unique number of the data device to the radio system. The radio system acknowledges receipt of the payload telegrams to the data device, and the data device marks these successfully posted payload telegrams in its data memory as "sent". Furthermore, the radio system sends a time stamp (date and time) and a one-to-one identifier to the data device; This data is stored in the data device in order to be able to use the location and time of the transmission process in accordance with a preferred embodiment of the invention for a control method. In order not to overflow the memory of the data device, the payload telegrams marked as sent can be deleted in the memory of the data device or overwritten by newly received user data telegrams. In order to keep the data volume as small as possible when sending the payload data telegrams and thus the time required for sending, the data device preferably sends only those stored payload data telegrams which are not marked as already sent in their memory.

Das Funksystem der Aufsendestation ist vorzugsweise mittels eines Weitverkehrsnetzes (WAN) mit dem Hintergrundsystem datentechnisch verbunden, um die empfangenen Datentelegramme an das Hintergrundsystem zu senden, wo sie in der beschriebenen Weise weiterverarbeitet und dem Nutzer in Rechnung gestellt werden. In einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, die Nutzung der mautpflichtigen Straße direkt an der Aufsendestation zu bezahlen. Dazu kann beim Tanken oder an einem Automaten bezahlt werden.The radio system of the sending station is preferably connected to the background system by means of a wide area network (WAN) in order to send the received data telegrams to the background system, where they are further processed in the manner described and billed to the user. In an alternative embodiment, it is possible to pay for the use of the toll road directly to the Aufsendestation. This can be paid when refueling or at a machine.

Vorzugsweise sendet die Funkbake mittels der Funksignale analoge Wake-Up-Signale und digitale Nutzdatentelegramme. Weiter bevorzugt sendet die Bake Wake-Up Signale und Nutzdatentelegramme auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen.The radio beacon preferably transmits analog wake-up signals and digital user data telegrams by means of the radio signals. More preferably, the beacon sends wake-up signals and payload telegrams on different carrier frequencies.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist das Wake-Up-Signal für jede Funkbake identisch und zeitlich unverändert. Es wird vorzugsweise auf einer bestimmten Frequenz gesendet, auf welcher ein Wake-Up-Wächter innerhalb der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung ständig empfangsbereit ist, sobald sich das Fahrzeug bewegt. Zur Optimierung des Energiehaushalts der Datenvorrichtung wird das Wake-Up Signal von einer vorzugsweise passiven Analogschaltung ausgewertet, welche bei Erkennen eines Wake-Up Signals einen Microprozessor in der Datenvorrichtung einschaltet und die Datenvorrichtung damit vollständig in Betrieb nimmt. Erst im vollständigen Betrieb ist die Datenvorrichtung in der Lage, die digitalen Nutzdatentelegramme zu empfangen und zu speichern.According to a preferred feature of the invention, the wake-up signal for each beacon is identical and unchanged in time. It is preferably transmitted at a certain frequency at which a wake-up guard within the vehicle-integrated data device is constantly ready to receive as soon as the vehicle is moving. In order to optimize the energy balance of the data device, the wake-up signal is evaluated by a preferably passive analog circuit, which turns on recognition of a wake-up signal, a microprocessor in the data device and the data device thus completely in operation takes. Only when fully operational is the data device capable of receiving and storing the digital payload telegrams.

Das Nutzdatentelegramm hat vorzugsweise zwei wesentliche Inhalte: die eineindeutige Kennung der aussendenden Funkbake sowie einen Zeitstempel (Datum und Uhrzeit). Weiter kann des Nutzdatentelegramm eine Prüfsumme enthalten, mit deren Hilfe die Datenintegrität geprüft werden kann, um fehlerhaft übermittelte Nutzdatentelegramme aus der späteren Auswertung auszuschließen. Nutzdatentelegramme können von der Bake kryptografisch verschlüsselt werden, um eine Manipulation der Daten auszuschließen. Dazu können gängige symmetrische Verschlüsselungsverfahren angewandt (wie z. B. DES, 3DES, AES, IDEA) oder asymmetrische Verschlüsselungsverfahren (wie z. B. RSA, Merkle-Hellman, McEliece, Rabin, Chor-Rivest, Elgamal). Vorteilhaft für die Datensicherheit der Nutzdatentelegramme ist, dass sie in der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung vorzugsweise verschlüsselt gespeichert werden und verschlüsselt über eine Aufladestation an das Hintergrundsystem gesendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Nutzdatentelegramme dynamisch verschlüsselt, d. h. der kryptografischen Schlüssel wird regelmäßig gewechselt. Die Baken erhalten dazu regelmäßig vom Hintergrundsystem neue Schlüssel, wobei jedem Schlüssel eine Schlüsselnummer zugewiesen ist. Ein Nutzdatentelegramm besteht in dieser Ausführungsform aus der Schlüsselnummer im Klartext und den eigentlichen Nutzdaten, die mit dem zugehörigen Schlüssel verschlüsselt sind. Die Datenvorrichtung speichert dann das verschlüsselte Datentelegramm unverändert, da sie den Schlüssel selbst nicht kennt. Nach dem Aufsenden der gespeicherten Datentelegramme über eine Aufsendestation an das Hintergrundsystem kann das Hintergrundsystem anhand der Schlüsselnummer die Datentelegramme mit dem zugehörigen Schlüssel entschlüsseln und weiterverarbeiten. Erfindungsgemäß sind die Schlüssel zum Verschlüsseln der Datentelegramme nur in den Baken bekannt, und die Schlüssel zum Entschlüsseln der Datentelegramme sind nur im Hintergrundsystem bekannt. Für den Fall, dass ein symmetrisches Verschlüsselungsverfahren verwendet wird, sind die Schlüssel zum Ver- und Entschlüsseln der Datentelegramme naturgemäß identisch. Aufgrund der potentiellen Vielzahl vorgesehener Funkbaken, die bevorzugt über einen großen geografischen Raum verteilt aufgestellt sein können, ist es schwierig, die Integrität jeder Bake in einem engen Zeitraster physisch zu überwachen. Bevorzugt wird deswegen vorgeschlagen, die kryptografischen Schlüssel einmal täglich zu wechseln.The payload data telegram preferably has two essential contents: the one-to-one identifier of the emitting radio beacon and a time stamp (date and time). Furthermore, the user data telegram can contain a checksum with the aid of which the data integrity can be checked in order to exclude incorrectly transmitted user data telegrams from the later evaluation. Payload telegrams can be cryptographically encrypted by the beacon to prevent manipulation of the data. Common symmetric encryption techniques can be used (such as DES, 3DES, AES, IDEA) or asymmetric encryption techniques (such as RSA, Merkle-Hellman, McEliece, Rabin, Chor-Rivest, Elgamal). It is advantageous for the data security of the payload data telegrams that they are preferably stored encrypted in the vehicle-integrated data device and sent in encrypted form to the background system via a charging station. In a preferred embodiment, the payload telegrams are dynamically encrypted, i. H. the cryptographic key is changed regularly. The beacons receive regularly from the background system new keys, each key is assigned a key number. In this embodiment, a payload data telegram consists of the key number in plain text and the actual payload which are encrypted with the associated key. The data device then stores the encrypted data message unchanged because it does not know the key itself. After the stored data telegrams have been sent to the background system via a sending station, the background system can use the key number to decrypt and process the data telegrams with the associated key. According to the invention, the keys for encrypting the data telegrams are known only in the beacons, and the keys for decrypting the data telegrams are known only in the background system. In the event that a symmetric encryption method is used, the keys for encrypting and decrypting the data telegrams are naturally identical. Because of the potential variety of dedicated beacons, which may preferably be distributed over a large geographic area, it is difficult to physically monitor the integrity of each beacon in a tight time frame. Preferably, it is therefore proposed to change the cryptographic keys once a day.

Erfindungsgemäß senden die Funkbaken die Funksignale periodisch wiederholt aus, unabhängig davon, ob ein Fahrzeug die Bake passiert oder nicht. Die Kommunikation zwischen Bake und fahrzeugintegrierter Datenvorrichtung ist also unidirektional: es werden periodisch Funksignale nur von der Bake in Richtung der Fahrbahn ausgesendet („Broadcast-Verfahren”: eine Einheit sendet, eine Vielzahl von Einheiten kann empfangen, ohne zurück zu senden). Dem entsprechend gibt es auch keine Rückmeldung vom Fahrzeug an eine Bake; die Bake hat also keinerlei Kenntnis davon, ob und wie viele Fahrzeug gerade vorbeifahren; ebenso wenig hat die Bake Kenntnis davon, ob die von ihr ausgesendeten Datentelegramme empfangen wurden oder nicht. Das periodische Aussenden der Funksignale von der Bake in Richtung der Fahrbahn erfolgt bevorzugt so häufig, dass Fahrzeuge, die den Sendebereich der Bake durchfahren, wenigstens einmal ein Wake-Up Signal und ein Nutzdatentelegramm erhalten können. Mit einer Sendeleistung von bis zu 2 Watt kann eine Bake einige hundert Meter weit senden. Unter der Annahme, dass sich ein fahrendes Fahrzeug über 100 Meter Fahrtstrecke im Sendebereich der Bake befindet und dass das Fahrzeug im Extremfall 300 km/h (83,3 m/s) schnell ist, befindet es sich also für 1,2 Sekunden im Senderbereich der Bake. Wenn die Periodizität der Funksignale 0,5 Sekunden beträgt, sollte auch die Datenvorrichtung eines extrem schnell fahrenden Fahrzeugs zumindest ein Wake-Up Signal und ein Nutzdatentelegramm auf diesen 100 Metern empfangen können. Bevorzugt sendet die Bake also Funksignale alle 0,5 Sekunden.According to the invention, the radio beacons periodically transmit the radio signals repeatedly, regardless of whether a vehicle passes the beacon or not. The communication between the beacon and the vehicle-integrated data device is therefore unidirectional: radio signals are transmitted periodically only from the beacon in the direction of the roadway (broadcast method: a unit transmits, a plurality of units can receive, without sending back). Accordingly, there is also no feedback from the vehicle to a beacon; the beacon has no knowledge of whether and how many vehicles are passing by; neither does the beacon know whether or not the data telegrams it has sent are received. The periodic emission of the radio signals from the beacon in the direction of the road surface is preferably so frequent that vehicles that pass through the transmission range of the beacon, at least once can receive a wake-up signal and a payload data telegram. With a transmission power of up to 2 watts, a beacon can transmit a few hundred meters. Assuming that a moving vehicle is over 100 meters driving distance in the transmission range of the beacon and that the vehicle in extreme cases 300 km / h (83.3 m / s) is fast, so it is for 1.2 seconds in the transmitter area the beacon. If the periodicity of the radio signals is 0.5 seconds, the data device of an extremely fast moving vehicle should also be able to receive at least a wake-up signal and a payload telegram on this 100 meters. The beacon thus preferably transmits radio signals every 0.5 seconds.

Erfindungsgemäß kann eine Funkbake eine einfache Abstrahlcharakteristik aufweisen, das heißt, ihre Funkantenne ist so eingerichtet, dass sie ihr Funksignal in genau einer Hauptrichtung abstrahlt, wodurch sich ein räumlich begrenzter Sendebereich ergibt (sogenannte Antennenkeule). Ein Fahrzeug, dessen integrierte Datenvorrichtung Datentelegramme von dieser Bake erhält, fährt in seiner Fahrbewegung durch genau diese eine Antennenkeule, und die Datenvorrichtung empfängt während dieser Durchfahrt mindestens ein Wake-Up Signal und mindestens ein Nutzdatentelegramm von der Bake.According to the invention, a radio beacon can have a simple emission characteristic, that is, its radio antenna is set up in such a way that it radiates its radio signal in exactly one main direction, resulting in a spatially limited transmission range (so-called antenna lobe). A vehicle whose integrated data device receives data telegrams from this beacon travels in its travel motion through exactly this one antenna lobe, and the data device receives during this transit at least one wake-up signal and at least one payload telegram from the beacon.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Funkbake eine zweifache Abstrahlcharakteristik aufweisen, das heißt, ihre Funkantenne ist so eingerichtet, dass sie ihr Funksignal in genau zwei Hauptrichtungen abstrahlt (zwei Antennenkeulen). Vorzugsweise können dazu zwei Funkantennen verwendet werden. Ein Fahrzeug, dessen integrierte Datenvorrichtung Funksignale von dieser Bake erhält, fährt in seiner Fahrbewegung durch beide Antennenkeulen, und die Datenvorrichtung empfängt während dieser Durchfahrt von jeder Antennenkeule mindestens ein Wake-Up Signal und mindestens ein Nutzdatentelegramm. Eine Bake, die so eingerichtet ist, sendet in jeder der beiden Antennenkeulen ihre Nutzdaten vorzugsweise mit einer anderen Unterkennung (z. B. Bake Nr. 333 sendet in einer Antennenkeule die Kennung 333.1 und in der anderen Antennenkeule die Kennung 333.2). An der Reihenfolge, mit der Nutzdatentelegramme unterschiedlicher Kennung empfangen werden, kann nun die Datenvorrichtung erkennen, in welcher Richtung sie an der Bake Nr. 333 vorbeigefahren ist. Wenn die Vorbeifahrt in falscher Richtung erfolgt, kann die Datenvorrichtung dies anhand der Reihenfolge der empfangenen Nutzdatentelegramme feststellen. Damit kann die Datenvorrichtung Falschfahrten erkennen und ein entsprechendes Warnsignal ins Fahrzeuginnere optisch und/oder akustisch abgeben. Um diese bevorzugte Anwendung zu unterstützen, muss die oben erwähnte Verschlüsselung des Nutzdatentelegramms wie folgt ergänzt werden, da die Datenvorrichtung das dynamisch verschlüsselte Nutzdatentelegramm nicht verarbeiten kann: Das Nutzdatentelegramm wird von der Bake einmal dynamisch verschlüsselt und ein weiteres Mal statisch verschlüsselt gesendet. Die dynamisch verschlüsselten Nutzdatentelegramme werden dann in der oben beschriebenen Weise in der Datenvorrichtung gespeichert und später über Aufsendestationen an das Hintergrundsystem gesendet. Die statisch verschlüsselten Nutzdatentelegramme werden in der Datenvorrichtung mit einem fest gespeicherten Schlüssel entschlüsselt und zur Erkennung von Falschfahrten ausgewertet. Es können zum Beispiel die beiden Antennenkeulen einer Bake unterschiedliche Unterkennungen haben derart, dass beim richtungskorrekten Fahren die empfangenen Nutzdatentelegramme immer verschiedene Unterkennungen (z. B. 333.1 und 333.2) in aufsteigender Zahlenfolge aufweisen. Ein Empfangen der Nutzdatentelegramme in anderer Reihenfolge lässt somit auf eine Falschfahrt schließen.In a preferred embodiment, a radio beacon can have a dual emission characteristic, that is, its radio antenna is set up to emit its radio signal in exactly two main directions (two antenna lobes). Preferably, two radio antennas can be used for this purpose. A vehicle whose integrated data device receives radio signals from this beacon travels through both antenna lobes in its travel motion, and the data device receives at least one wake-up signal and at least one payload telegram from each antenna lobe during this transit. A beacon that is set up in this way preferably transmits its user data in each of the two antenna lobes with another one Subsription (eg beacon no. 333 transmits the identifier 333.1 in one antenna lobe and the identifier 333.2 in the other antenna lobe). In the order in which payload telegrams of different identifiers are received, the data device can now recognize in which direction it has passed by the beacon no. 333. If the pass is in the wrong direction, the data device can determine this on the basis of the order of the received user data telegrams. Thus, the data device can detect wrong-way and leave a corresponding warning signal inside the vehicle visually and / or acoustically. In order to support this preferred application, the above-mentioned encryption of the user data message must be supplemented as follows, since the data device can not process the dynamically encrypted user data message: The user data message is once dynamically encrypted by the beacon and transmitted once again statically encrypted. The dynamically encrypted payload telegrams are then stored in the data device in the manner described above and later sent to the background system via sending stations. The statically encrypted user data telegrams are decrypted in the data device with a permanently stored key and evaluated to detect wrong-way. For example, the two antenna lobes of a beacon may have different sub-identifiers such that the direction-correct driving always means that the received user data telegrams have different sub-identifiers (eg 333.1 and 333.2) in ascending numerical order. Receiving the payload data telegrams in a different order thus suggests a wrong-way drive.

In einer bevorzugten Anordnungsart können Funkbaken entlang von Autobahnen so aufgestellt werden, dass ihre Antennenkeulen die Fahrbahn überstreichen und jedes vorbeifahrende Fahrzeug hinreichend lang in jeder Antennenkeule fährt, so dass seine fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung von der jeweiligen Bake mindestens ein Nutzdatentelegramm empfangen kann. Entlang der Autobahn empfängt und speichert die Datenvorrichtung also Nutzdatentelegramme entsprechend der Fahrtstrecke und sendet diese später wie beschrieben an das Hintergrundsystem. Ein besonderer Vorteil dieser bevorzugten Anordnungsart der Baken ist, dass die Baken, sofern sie ferner gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung über ein Weitverkehrsnetz (WAN) datentechnisch mit dem Hintergrundsystem verbunden sind, von dem Hintergrundsystem ortsbezogene Zusatzinformationen erhalten und an die Datenvorrichtungen senden können. Diese Zusatzinformationen können den Verkehrsfluss, den Straßenzustand oder das Wetter betreffen und von anderen existierenden Leit- und Beobachtungssystemen an das Hintergrundsystem gesendet werden. So können Informationen über Staus, Unfälle, Glatteis, Nebel etc., die sich auf einen bestimmten Streckenabschnitt beziehen, als Zusatzdatentelegramme vom Hintergrundsystem an genau die Baken gegeben werden, die den betroffenen Streckenabschnitt umfassen bzw. die in Fahrtrichtung kurz davor liegen. Die entsprechenden Baken senden diese Zusatzdatentelegramme zusammen mit den Nutzdatentelegrammen dann vorzugsweise aus, so dass sie von den Datenvorrichtungen der vorbeifahrenden Fahrzeuge empfangen werden können. Die Datenvorrichtungen werten die Zusatzdatentelegramme aus und geben ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ins Fahrzeuginnere ab. Zusatzdatentelegramme werden bevorzugt mit einem statischen Schlüssel verschlüsselt, so dass die Datenvorrichtungen die Zusatzdatentelegramme mit einem fest gespeicherten Schlüssel entschlüsseln können.In a preferred arrangement, radio beacons may be placed along highways with their antenna lobes sweeping the roadway and each passing vehicle traveling sufficiently long in each antenna lobe so that its in-vehicle data device can receive at least one payload telegram from the respective beacon. Along the highway, the data device thus receives and stores useful data telegrams corresponding to the route and sends them later to the background system as described. A particular advantage of this preferred arrangement of the beacons is that the beacons, if they are also connected to the background system via a wide area network (WAN) according to a further preferred feature of the invention, can receive additional location-related additional information from the background system and send it to the data devices. This additional information may relate to traffic flow, road conditions or weather, and may be sent to the background system by other existing guidance and observation systems. Thus, information about congestion, accidents, black ice, fog, etc., which relate to a particular section, be given as additional data telegrams from the background system to the exact beacons that include the affected section or lie in the direction of travel shortly before. The corresponding beacons then preferably send these additional data telegrams together with the payload data telegrams so that they can be received by the data devices of the passing vehicles. The data devices evaluate the additional data telegrams and emit an optical and / or audible warning signal to the vehicle interior. Additional data telegrams are preferably encrypted with a static key, so that the data devices can decrypt the additional data telegrams with a permanently stored key.

In einer bevorzugten Variante dieser Anordnungsart können Funkbaken entlang von Autobahnen derart in der Nähe von Notrufsäulen aufgestellt werden, dass sie von den Notrufsäulen mit elektrischer Energie versorgt werden und dass sie für eine Datenverbindung zum Hintergrundsystem die datenmäßige Vernetzung der Notrufsäulen mitnutzen. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnungsart der Baken ist, dass vorhandene Infrastruktur für die Spannungsversorgung und Datenanbindung der jeweiligen Notrufsäule von der daran angeschlossenen Bake mitgenutzt wird.In a preferred variant of this type of arrangement, radio beacons can be set up along highways in the vicinity of emergency telephones in such a way that they are supplied with electrical energy by the emergency call pillars and that they use the data-intensive networking of the emergency call columns for a data connection to the background system. A particular advantage of this type of arrangement of the beacons is that existing infrastructure for the power supply and data connection of the respective emergency call post is shared by the connected beacon.

In einer alternativen Anordnungsart können Funkbaken entlang von Autobahnen derart an Ausfahrten und Zufahrten aufgestellt werden, dass ihre Antennenkeule insbesondere den Verzögerungs- und den Beschleunigungsstreifen abdeckt. Diese Anordnungsart hat den Vorteil, dass das Auffahren zur und das Abfahren von der Autobahn sehr sicher erfasst werden. Die besondere Ausrichtung der Antennenkeule auf den Verzögerungs- und den Beschleunigungsstreifen stellt sicher, dass die Fahrzeuge typischerweise eines nach dem anderen und mit relativ geringer Geschwindigkeit in die Antennenkeule hineinfahren. Das für die Mauterfassung wesentliche Auffahren auf und das Abfahren von der Autobahn sind damit sehr sicher erfasst. Weiter wird unter anderem vermieden, dass bei mehrspurigen Richtungsfahrbahnen Fahrzeuge in der Antennenkeule von anderen Fahrzeugen (z. B. überholten LKW) abgeschattet werden und keine Funksignale empfangen.In an alternative arrangement, radio beacons can be set up along highways at exits and driveways such that their antenna lobe covers, in particular, the deceleration and acceleration stripes. This type of arrangement has the advantage that the approach to and the exit from the highway are detected very safely. The special orientation of the antenna lobe on the deceleration and acceleration stripes ensures that the vehicles typically enter the antenna lobe one after the other and at a relatively low speed. The driving on and off the highway, which is essential for toll collection, is thus very reliably recorded. It also avoids, among other things, that in multi-lane directional lanes vehicles in the antenna lobe of other vehicles (eg overhauled truck) are shadowed and receive no radio signals.

In einer bevorzugten Variante dieser Anordnungsart können Funkbaken insbesondere in der oben beschriebenen Ausführungsform mit zweifacher Abstrahlcharakteristik verwendet werden, d. h. die Bake an der Ausfahrt strahlt zwei Antennenkeulen ab, die sich beide in Richtung des Verzögerungsstreifens erstrecken, und die Bake an der Auffahrt strahlt zwei Antennenkeulen ab, die sich beide in Richtung des Beschleunigungsstreifens erstrecken. Benutzt nun ein Fahrer die Autobahn in falscher Fahrtrichtung, dann durchfährt sein Fahrzeug die Antennenkeulen in der falschen Richtung und die beiden Unterkennungen der jeweiligen Bake werden von der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung in der falschen Reihenfolge empfangen. Die Datenvorrichtung kann dann ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ins Fahrzeuginnere abgeben.In a preferred variant of this type of arrangement, radio beacons can be used, in particular in the embodiment described above with dual emission characteristics, ie the beacon at the exit radiates two antenna lobes, which both extend in the direction of the delay strip, and the beacon at the driveway emits two antenna lobes , which are both in the direction of Acceleration strip extend. If a driver now uses the motorway in the wrong direction of travel, then his vehicle passes through the antenna lobes in the wrong direction and the two sub-identifiers of the respective beacon are received by the vehicle-integrated data device in the wrong order. The data device can then deliver an optical and / or acoustic warning signal to the vehicle interior.

Das Nutzdatentelegramm besteht vorzugsweise aus den folgenden Dateninhalten: Verwendungszweck Dateninhalt Länge (bit) dynamisch verschlüsseltes Nutzdatentelegramm Schlüsselnummer (im Klartext) für den dynamischen Schlüssel 16 Zeitstempel (Datum und Uhrzeit) 36 eineindeutige Kennung der Funkbake 20 Checksumme der dynamisch verschlüsselten Daten 32 statisch verschlüsseltes Nutzdatentelegramm Zeitstempel (Datum und Uhrzeit) 36 eineindeutige Kennung der Funkbake 20 Checksumme der statisch verschlüsselten Daten 32 Summe 192 The payload data telegram preferably consists of the following data contents: Usage data content Length (bit) dynamically encrypted user data telegram Key number (in plain text) for the dynamic key 16 Timestamp (date and time) 36 one-to-one identifier of the radio beacon 20 Checksum of dynamically encrypted data 32 statically encrypted user data telegram Timestamp (date and time) 36 one-to-one identifier of the radio beacon 20 Checksum of statically encrypted data 32 total 192

Unter der Annahme, dass der Zeitstempel bis zu einer 1/10-Sekunde genau aufgelöst wird, reichen die vorgesehenen Datenlängen für einen Betrieb des Systems über 218 Jahre. Unter der Annahme, dass jede Kennung einer Funkbake bis zu 10 Unterkennungen erhalten kann, können mit den vorgesehenen Datenlängen mehr als 100.000 Baken unterschieden werden.Assuming that the timestamp resolves accurately to a 1/10 second, the data lengths provided for operation of the system will be more than 218 years. Assuming that each identifier of a radio beacon can receive up to 10 subkeys, more than 100,000 beacons can be distinguished with the intended data lengths.

Da für das Aussenden der Nutzdatentelegramme weiterhin ein Datenoverhead benötigt wird, kann angenommen werden, dass hierfür insgesamt rund 400 bit zu versendender Daten anfallen. Die Funkbake soll vorzugsweise im Frequenzband von 865 bis 868 MHz senden, welches für die Übertragung von Daten zur Identifizierung mit bis zu 2 Watt Funkleistung funkrechtlich zugelassen ist. Für dieses Frequenzband ist eine Bruttodatenübertragungsrate von 20.000 bit/s anzunehmen. Das Aussenden eines Nutzdatentelegramms wird also rund 0,02 Sekunden benötigen. Es ist also sendetechnisch möglich, alle 0,5 Sekunden einen kompletten Sendevorgang durchzuführen, wie es oben aufgrund der geschätzten kürzesten Verweildauer eines Fahrzeugs im Sendebereich einer Bake konzipiert wurde. Eine technisch besonders bevorzugte Strategie für das Aussenden der Funksignale ist es, alle 0,25 Sekunden abwechselnd je ein Wake-Up-Signal und je ein Nutzdatentelegramm auszusenden. Diese Vorschrift zum Aussenden der Funksignale hat insbesondere den Vorteil, dass eine Datenvorrichtung im weiter unten erläuterten Stand-by Modus beim Durchfahren einer Antennenkeule durch Empfangen eines Wake-Up Signals in den vollständig eingeschalteten Modus versetzt wird und noch in derselben Antennenkeule 0,25 Sekunden später ein erstes Nutzdatentelegramm erhalten kann.Since a data overhead is still required for the transmission of the payload data telegrams, it can be assumed that a total of approximately 400 bits of data to be sent are required for this. The radio beacon should preferably transmit in the frequency band from 865 to 868 MHz, which is approved for the transmission of data for identification with up to 2 watts of radio power by radio. For this frequency band, a gross data transmission rate of 20,000 bit / s is assumed. Sending a payload telegram will take about 0.02 seconds. It is therefore technically possible to carry out a complete transmission process every 0.5 seconds, as was designed above on the basis of the estimated shortest dwell time of a vehicle in the transmission range of a beacon. A technically particularly preferred strategy for transmitting the radio signals is to emit one wake-up signal and one payload telegram alternately every 0.25 seconds. This provision for transmitting the radio signals has the particular advantage that a data device in the stand-by mode explained below when driving through an antenna lobe is set to fully switched-on mode by receiving a wake-up signal and 0.25 seconds later in the same antenna lobe can receive a first Nutzdatentelegramm.

Die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig ausgeführt und so ausgebildet, dass sie an der Innenseite der Windschutzscheibe befestigt werden kann; die Fläche der Datenvorrichtung entspricht etwa der einer Autobahnvignette, die Dicke beträgt vorzugsweise weniger als 10 mm. Auf der Innenseite, das ist die Seite, die in den Innenraum des Fahrzeugs weist, wenn die Datenvorrichtung bestimmungsgemäß an einer Fahrzeug-Scheibe angebracht ist, sind vorzugsweise wenigstens eine von der Datenvorrichtung bereitgestellte rote, eine gelbe und eine blaue Leuchtdiode sichtbar.The vehicle-integrated data device is preferably made substantially rectangular and is designed so that it can be attached to the inside of the windshield; the area of the data device corresponds approximately to that of a motorway vignette, the thickness is preferably less than 10 mm. On the inside, which is the side facing the interior of the vehicle, when the data device is intended to be mounted on a vehicle window, at least one red, one yellow and one blue light-emitting diode provided by the data device are preferably visible.

Die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung weist vorzugsweise mindestens eine Batterie auf, von der sie mit der für den Betrieb notwendigen elektrischen Energie versorgt wird. Die mindestens eine Batterie ist vorzugsweise über einen auf der Innenseite der Datenvorrichtung angebrachten Batteriefachdeckel zugänglich und kann auf diese Weise getauscht werden. Der Batteriefachdeckel ist vorzugsweise mit einem Siegel versehen, das zerstört wird, sobald der Batteriefachdeckel geöffnet wird. Dadurch werden Manipulationsversuche kenntlich gemacht, bei denen die Datenvorrichtung durch einfaches Entfernen der Batterie außer Betrieb genommen werden soll. Der Batteriewechsel soll bevorzugt an autorisierten Stellen vorgenommen werden (z. B. bei Prüfdienstleistern wie TÜV, DEKRA, GTÜ und anderen) und wird mit Anbringen eines neuen Siegels ordnungsgemäß abgeschlossen.The vehicle-integrated data device preferably has at least one battery from which it is supplied with the electrical energy necessary for operation. The at least one battery is preferably accessible via a mounted on the inside of the data device battery compartment cover and can be exchanged in this way. The battery compartment lid is preferably provided with a seal which is destroyed as soon as the battery compartment lid is opened. As a result, manipulation attempts are identified, in which the data device to be taken by simply removing the battery out of service. Battery replacement should preferably be carried out at authorized locations (eg at test service providers such as TÜV, DEKRA, GTÜ and others) and will be properly completed with the installation of a new seal.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Batteriefachdeckel an der der Windschutzscheibe zugewandten Seite der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung angebracht sein. In diesem Fall muss die Datenvorrichtung zum Batteriewechsel aus dem Fahrzeug entfernt und danach wieder bestimmungsgemäß im Fahrzeug befestigt werden. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass das Batteriefach einer ordnungsgemäß mit dem Fahrzeug verbundenen Datenvorrichtung nicht geöffnet werden kann, ohne von außerhalb des Fahrzeugs sichtbare Spuren zu hinterlassen.In an alternative embodiment, the battery compartment cover may be attached to the side of the vehicle-integrated data device facing the windshield. In this case, the Data device for changing the battery removed from the vehicle and then properly fixed in the vehicle again. This embodiment has the particular advantage that the battery compartment of a data device properly connected to the vehicle can not be opened without leaving traces visible from outside the vehicle.

Aus Gründen der Energieeffizienz geht die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung nur dann in Betrieb, wenn des Fahrzeug, in dem sie befestigt ist, sich bewegt. Dies wird vorzugsweise festgestellt durch einen Bewegungssensor innerhalb der Datenvorrichtung. Wenn das Fahrzeug für eine bestimmt Zeit stillsteht, schaltet sich die Datenvorrichtung in einen Tiefschlafmodus: Alle Komponenten sind weitest möglich abgeschaltet bzw. verbrauchen die technisch geringstmögliche Energie. Insbesondere sind alle Funkempfänger der Datenvorrichtung vollständig ausgeschaltet. Eine im Betrieb befindliche Datenvorrichtung nimmt selbsttätig den Tiefschlafmodus ein, sobald für bevorzugt 1 Minute vom Bewegungssensor keine Bewegung mehr erkannt wurde. Der Ablauf dieser Zeitdauer wird mittels eines Uhrenbausteins in der Datenvorrichtung gemessen. Eine Bewegung des Fahrzeugs wird vom Bewegungssensor der Datenvorrichtung detektiert und durch das Signal des Bewegungssensors wird die Datenverbindung in einen Stand-by Modus geschaltet. Im Stand-by Modus ist ein Wake-Up Wächter aktiv, der über eine Funkantenne auf ein Wake-Up Signal von einer Funkbake wartet. Sobald ein Wake-Up Signal erkannt wird, wird der Datenvorrichtung vollständig eingeschaltet. Dieser Zustand wird durch ein zeitlich begrenztes Aufleuchten der blauen LED angezeigt, bevorzugt für 5 bis 15 Sekunden nach dem vollständigen Einschalten der Datenvorrichtung. Ein Microprozessor mit UHF-Modul ist nun bereit, Nutzdatentelegramme von Baken zu empfangen, zu verarbeiten und in einem Speicherbaustein zu speichern. Sobald von einer vollständig eingeschalteten Datenvorrichtung für eine bestimmte Zeitdauer kein Nutzdatentelegramm mehr empfangen wird, aber der Bewegungssensor weiterhin Bewegungen meldet, versetzt sich die Datenvorrichtung selbständig und automatisch zurück in den Stand-by Modus. Bevorzugt wird dies durchgeführt, wenn für eine Zeitdauer von 15 Sekunden kein Nutzdatentelegramm mehr empfangen wurde; damit ist die Datenvorrichtung auch bei einer längeren Fahrt auf einer mautpflichtigen Straße für die überwiegende Zeitdauer im energiesparenden Stand-by Modus, wird aber bei der Vorbeifahrt an einer Bake vom Wake-Up Signal kurzfristig vollständig eingeschaltet und empfängt dann Nutzdatentelegramm der Bake.For reasons of energy efficiency, according to a preferred feature of the invention, the in-vehicle data device only operates when the vehicle in which it is mounted moves. This is preferably determined by a motion sensor within the data device. When the vehicle is stationary for a certain period of time, the data device switches to a deep sleep mode: all components are switched off as far as possible or consume the technically lowest possible energy. In particular, all radio receivers of the data device are completely switched off. A data device in operation automatically assumes the deep sleep mode as soon as no more movement has been detected by the motion sensor for preferably 1 minute. The expiration of this time period is measured by means of a clock module in the data device. A movement of the vehicle is detected by the motion sensor of the data device and by the signal of the motion sensor, the data connection is switched to a stand-by mode. In stand-by mode, a wake-up guard is active, which waits for a wake-up signal from a radio beacon via a radio antenna. Once a wake-up signal is detected, the data device is fully powered up. This condition is indicated by a timed flashing of the blue LED, preferably for 5 to 15 seconds after the data device is fully turned on. A microprocessor with UHF module is now ready to receive payload telegrams from beacons, process and store them in a memory chip. As soon as a user data telegram is no longer received by a completely switched-on data device for a certain period of time, but the motion sensor continues to report movements, the data device automatically and automatically returns to the standby mode. This is preferably carried out when no payload data telegram has been received for a period of 15 seconds; so that the data device is also in a long drive on a toll road for the vast length of time in the energy-saving standby mode, but is switched on when passing a beacon from the wake-up signal in the short term and then receives payload telegram the beacon.

Um den Nutzer auf einen bevorstehenden Batteriewechsel hinzuweisen, leuchtet vorzugsweise die gelbe LED, sobald die Batteriespannung der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung einen bestimmten Wert unterschreitet. Vorzugsweise werden Warnhinweise zum Straßen- oder Verkehrszustand oder zum Wetter dem Fahrer durch ein Aufleuchten der roten LED angezeigt. Das Aufsenden der gepeicherten Nutzdatentelegramme an den Aufsendestationen wird dem Fahrer vorzugsweise dadurch angezeigt, dass die blaue LED während des Aufsendevorgangs blinkt. Optisch ausgegebene Hinweise der Datenvorrichtung können akustisch unterstützt werden, dazu ist die Datenvorrichtung vorzugsweise mit einem Piezo-Summer ausgestattet.In order to alert the user to an imminent battery change, the yellow LED preferably lights up as soon as the battery voltage of the vehicle-integrated data device falls below a certain value. Preferably, warnings about road or traffic conditions or the weather are displayed to the driver by the red LED lighting up. The sending of the stored user data telegrams at the sending stations is preferably indicated to the driver by the fact that the blue LED flashes during the sending process. Optically output indications of the data device can be acoustically supported, for this purpose the data device is preferably equipped with a piezo buzzer.

Um die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung visuell inspizierbar eindeutig einem Fahrzeug zuzuordnen, kann sie gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung mittels eines beidseitig klebenden Siegels an der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs befestigt werden. Das Siegel ist dabei vorzugsweise so perforiert, dass es zerstört wird, wenn die einmal befestigte Datenvorrichtung von der Windschutzscheibe abgenommen wird. Darüber hinaus kann das Siegel weitere optische Sicherheitsmerkmale wie Hologramme, Kinegramme, Hologrammstreifen, fluoreszierende Farben, Melierfasern, Guillochen, Sicherheitsfäden oder Mikroschriften tragen.In order to uniquely assign the vehicle-integrated data device to a vehicle in a visually inspectable manner, according to a preferred feature of the invention, it can be fastened to the windshield of a vehicle by means of a double-sided adhesive seal. The seal is preferably perforated so that it is destroyed when the once attached data device is removed from the windshield. In addition, the seal may carry other optical security features such as holograms, kinegrams, hologram stripes, fluorescent colors, mottled fibers, guilloches, security threads or microfonts.

Das beidseitig klebende Siegel kann bevorzugt ferner als passiver RFID-Transponder ausgeführt sein. Es enthält dann einen Datenspeicher, der über eine kontaktlose RFID-Schnittstelle, zum Beispiel 13,56 MHz, durch die Windschutzscheibe datentechnisch ausgelesen werden kann, um die Integrität des Siegels zu überprüfen. Im Datenspeicher des Siegels ist dazu mindestens die Siegelnummer gespeichert.The double-sided adhesive seal can preferably also be designed as a passive RFID transponder. It then contains a data memory, which can be read out by means of a contactless RFID interface, for example 13.56 MHz, through the windscreen in order to check the integrity of the seal. At least the seal number is stored in the data memory of the seal.

Beim Einbauen der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung in des Fahrzeug werden Datenvorrichtung und Fahrzeug vorzugsweise über das beidseitig klebende Siegel physisch miteinander verbunden. Ferner werden Datenvorrichtung und Fahrzeug beim Einbau datentechnisch miteinander verknüpft, d. h. als Bestandteil einer Einbauprozedur wird am Hintergrundsystem das Nutzerkonto eingerichtet und die einzubauende Datenvorrichtung wird diesem Konto datentechnisch zugeordnet. Die Datenvorrichtung wird beim Einbau in das Fahrzeug so konfiguriert, dass sie eine eineindeutige Kennung erhält, bestehend aus dem Kennzeichen und der Fahrgestellnummer des Fahrzeugs und der Siegelnummer des verwendeten Siegels; dazu wird die eineindeutige Kennung der Datenvorrichtung von einem Konfigurationsgerät in einen geschützten Speicherbereich der Datenvorrichtung geschrieben. Der bestimmungsgemäße Einbau der Datenvorrichtungen in die Fahrzeuge erfolgt an autorisierten Stellen, welche einen datentechnischen Zugriff auf des Hintergrundsystem haben, um die Nutzerkonten anzulegen, und welche über ein Konfigurationsgerät verfügen, um die Datenvorrichtungen zu konfigurieren.When installing the vehicle-integrated data device in the vehicle data device and vehicle are preferably physically connected to each other via the double-sided adhesive seal. Furthermore, data device and vehicle are data-technically linked together during installation, ie, as part of a mounting procedure, the user account is set up on the background system and the data device to be installed is assigned to this account by data technology. When installed in the vehicle, the data device is configured to receive a one-to-one identifier consisting of the number and chassis number of the vehicle and the seal number of the seal used; For this purpose, the unique identifier of the data device is written by a configuration device in a protected memory area of the data device. The intended installation of the data devices in the vehicles is carried out at authorized locations which have data access to the background system create the user accounts and which have a configuration device to configure the data devices.

Des beidseitig klebende Siegel kann weitere sichtbare Informationen tragen, die beim Anlegen des Nutzerkontos erfasst werden, wie z. B. eine eineindeutige Siegelnummer. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Siegel mit üblichen Filzschreibern u. ä. beschriftet werden kann, so dass beim Einbau der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung in ein Fahrzeug das Kennzeichen und das Datum des Einbaus sichtbar auf dem Siegel notiert werden können. Falls das Siegel als RFID-Transponder ausgeführt ist, können beim Einbau wenigstens das Kennzeichen und die Fahrgestellnummer des Fahrzeugs in den Datenspeicher des Siegels geschrieben werden, so dass bei einer Überprüfung des Siegels über die RFID-Schnittstelle diese Daten ausgelesen und verifiziert werden können.The double-sided adhesive seal can carry further visible information, which is captured when creating the user account, such. B. a one-to-one seal number. Furthermore, it can be provided that the seal with conventional felt-tip pens u. Ä. Can be labeled so that when installing the vehicle-integrated data device in a vehicle, the number plate and the date of installation visible on the seal can be noted. If the seal is designed as an RFID transponder, at least the license plate and the chassis number of the vehicle can be written into the data memory of the seal during installation, so that when checking the seal via the RFID interface, these data can be read and verified.

Die maximale Funkleistung einer erfindungsgemäßen Funkbake beträgt 2 Watt, wobei die Funkleistung jeder individuellen Bake gemäß der jeweiligen Aufstellsituation auf niedrigere Werte angepasst werden kann. Ebenso kann die Abstrahlcharakteristik jeder individuellen Bake durch Ausrichten der Antenne auf die Aufstellsituation angepasst werden; vorzugsweise kann eine Funkbake auch mit zwei Antennen ausgestattet sein. Durch Einstellen von Sendeleistung und Abstrahlcharakteristik können die von der jeweiligen Bake ausgestrahlten Antennenkeulen so auf die Aufstellsituation angepasst werden, dass der Sendebereich der Bake die gewünschten Fahrbahnen oder Fahrspuren auf einer gewünschten Länge überstreicht – dies natürlich im Rahmen der physikalisch möglichen Parameter von Sendeleistung und eingesetzten Antennen. Bevorzugt ist es möglich, dass an verschiedenen Aufstellorten gegebenenfalls Baken mit unterschiedlichen Antennen eingesetzt werden, um zum Beispiel eine oder zwei Antennenkeulen zur Anwendung zu bringen.The maximum radio power of a radio beacon according to the invention is 2 watts, wherein the radio power of each individual beacon can be adjusted to lower values according to the respective setting situation. Likewise, the radiation characteristic of each individual beacon can be adapted to the installation situation by aligning the antenna; Preferably, a radio beacon may also be equipped with two antennas. By adjusting the transmission power and emission characteristics, the antenna lobes emitted by the respective beacon can be adapted to the setup situation so that the transmission range of the beacon covers the desired lanes or lanes to a desired length - of course within the physically possible parameters of transmission power and antennas used , It is preferably possible for beacons with different antennas to be used at different installation locations in order, for example, to use one or two antenna lobes.

Bevorzugt senden die Funkbaken auf der Frequenz 865 MHz das Wake-Up Signal und auf der Frequenz 868 MHz das Nutzdatentelegramm.The radio beacons preferably transmit the wake-up signal on the 865 MHz frequency and the useful data telegram on the 868 MHz frequency.

Für die Anwendung im erfindungsgemäßen Mauterfassungsverfahren ist es von Vorteil, dass die Funkbaken geschützt sind gegen Manipulation, Diebstahl, Vandalismus und unfall- oder wetterbedingte Beschädigung bzw. Fehlausrichtung. Eine physische Sicherung der Baken gegen unerwünschte Eingriffe ist schon aus Kostengründen begrenzt. Deshalb ist es gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Baken unerwünschte Eingriffe selbständig detektieren und darauf reagieren können. Zu diesem Zweck sind die Baken vorzugsweise mit Sensoren ausgestattet, die insbesondere ein Fortbewegen vom Aufstellort oder eine Fehlausrichtung selbständig feststellen können. Dazu zählen insbesondere Erschütterungssensoren und Neigungssensoren, die ansprechen, sobald eine einmal installierte Bake aus ihrer Position bewegt wird. Ferner können die Baken einen elektronischen Kompass enthalten, welcher ein Verdrehen der Bake durch Änderung seiner Lage gegenüber dem Erdmagnetfeld feststellt. Weiterhin können die Baken einen GPS-Empfänger enthalten, der das Verbringen der Bake an einen anderen Ort feststellt. Dazu werden die Sensoren bei der Installation der Bake in Bereitschaft geschaltet, sobald die Bake vollständig installiert und ausgerichtet ist. Die aufstellrelevanten Messgrößen der Sensoren wie Aufstellort (GPS-Daten), Neigung gegenüber der Schwerkraft und Ausrichtung zum Erdmagnetfeld werden dabei in den Betriebsdaten der Bake gespeichert, so dass die Bake Abweichungen von den Aufstellbedingungen selbständig detektieren kann indem sie periodisch ihre aktuellen Sensordaten erfasst, mit den gespeicherten Betriebsdaten vergleicht und bei Überschreiten von Toleranzwerten darauf reagieren kann, indem sie eine Fehlermeldung an das Hintergrundsystem absetzt und/oder sich selbst außer Betrieb nimmt.For use in the toll collection method according to the invention, it is advantageous that the radio beacons are protected against manipulation, theft, vandalism and accident or weather-related damage or misalignment. A physical backup of the beacons against unwanted interventions is already limited for cost reasons. Therefore, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the beacons detect unwanted interventions independently and can respond to it. For this purpose, the beacons are preferably equipped with sensors that can determine autonomously in particular a moving away from the site or a misalignment. These include, in particular, vibration sensors and inclination sensors, which respond as soon as a beacon that has been installed is moved out of position. Further, the beacons may include an electronic compass which detects twisting of the beacon by changing its position relative to the earth's magnetic field. Furthermore, the beacons may include a GPS receiver that detects the launch of the beacon to another location. To do this, the sensors are switched on standby when the beacon is installed as soon as the beacon is fully installed and aligned. The installation-relevant parameters of the sensors such as location (GPS data), inclination to gravity and orientation to the earth's magnetic field are stored in the operating data of the beacon, so that the beacon can detect deviations from the setup conditions independently by periodically captures their current sensor data with compares the stored operating data and can react to it when exceeding tolerance values by sending an error message to the background system and / or decommissioning itself.

Vorzugsweise sind die Funkbaken datentechnisch über ein Weitverkehrsnetz (WAN) mit dem Hintergrundsystem verbunden. Die Verbindung mit dem Hintergrundsystem kann realisiert sein über ein Funkdatennetz oder über die Nutzung lokaler Infrastruktur in der Nähe der Bake; beispielsweise kann eine Bake derart in der Nähe einer Notrufsäule aufgestellt sein, dass sie die Datenverbindung der Notrufsäule mit nutzt.The radio beacons are preferably connected to the background system by data technology via a wide area network (WAN). The connection with the background system can be realized via a radio data network or via the use of local infrastructure near the beacon; For example, a beacon may be placed in the vicinity of an emergency pillar so that it uses the data connection of the emergency call column.

Vorzugsweise erhält die Funkbake in regelmäßigen Abständen vom Hintergrundsystem ihre Betriebsdaten. Ferner sendet sie vorzugsweise in regelmäßigen Abständen Zustandsdaten an das Hintergrundsystem. In einer bevorzugten Ausführungsform findet ein Datenaustausch zwischen Bake und Hintergrundsystem einmal täglich statt und wird vom Hintergrundsystem initiiert.The radio beacon preferably receives its operating data at regular intervals from the background system. Furthermore, it preferably sends status data to the background system at regular intervals. In a preferred embodiment, a data exchange between beacon and background system takes place once a day and is initiated by the background system.

Gemäß dieser Ausführungsform fragt das Hintergrundsystem also einmal täglich den Betriebszustand der Funkbake ab und sendet neue Betriebsdaten an die Bake. Diese neuen Betriebsdaten sind insbesondere ein Synchronisierungsdatensatz, um die Uhr der Bake mit der Systemzeit zu synchronisieren, und neue Schlüssel für die dynamische Verschlüsselung der Nutzdatentelegramme. Das Hintergrundsystem versieht die Schlüssel für die dynamische Verschlüsselung der Nutzdatentelegramme mit einer eindeutigen Schlüsselnummer, die von den Baken mit den Nutzdatentelegrammen ausgesendet wird, damit das Hintergrundsystem beim späteren Entschlüsseln der von den fahrzeugintegrierten Datenvorrichtungen aufgesendeten Nutzdatentelegramme den richtigen Schlüssel verwendet. Eine Bake verwendet einen einmal vom Hintergrundsystem erhaltenen Schlüssel so lange, bis sie einen neuen erhält.Thus, according to this embodiment, the background system once a day queries the operating state of the radio beacon and sends new operating data to the beacon. In particular, this new operating data is a synchronization record to synchronize the clock with the system time, and new keys for the dynamic encryption of the payload telegrams. The background system provides the keys for the dynamic encryption of the payload telegrams with a unique one Key number sent by the beacons with the payload telegrams to allow the background system to use the correct key in later decrypting the payload telegrams sent by the in-vehicle data devices. A beacon uses a key once received from the background system until it receives a new one.

Ein Datenaustausch zwischen Funkbake und Hintergrundsystem kann alternativ oder in Kombination dazu auch spontan und von der Bake initiiert erfolgen. Insbesondere wenn die Bake über ihre Sensoren eine Änderung ihres Betriebszustands erkennt, meldet sie dies in Form einer Fehlermeldung an das Hintergrundsystem.A data exchange between the beacon and the background system can alternatively or in combination also occur spontaneously and initiated by the beacon. In particular, when the beacon detects a change in its operating state via its sensors, it reports this in the form of an error message to the background system.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Funkbake sich selbst außer Betrieb nimmt, wenn sie für eine vorgegebene Zeitdauer keinen Datenaustausch mit dem Hintergrundsystem durchführen konnte. Diese Zeitdauer ist vorzugsweise so zu wählen, dass nicht jede Netzwerkstörung zu einem Ausfall aller oder vieler Baken führt. Gleichzeitig muss natürlich sichergestellt sein, dass eine etwa gestohlene Bake nicht lange missbräuchlich genutzt werden kann. Die erlaubte Zeitdauer, für die eine Bake ohne Datenverbindung zum Hintergrundsystem betrieben werden kann, kann für jede Bake individuell als Betriebsparameter eingestellt werden, damit individuelle Aufstellbedingungen, insbesondere gute oder schlechte Netzwerkverfügbarkeit, entsprechend berücksichtigt werden können. Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass eine Bake, die mit guter Netzwerkverfügbarkeit an das Hintergrundsystem angebunden ist, für maximal 3 Tage ohne Datenaustausch mit dem Hintergrundsystem im Betrieb bleibt. Bevorzugt wird weiter vorgeschlagen, dass eine Bake, die mit schlechter Netzwerkverfügbarkeit an das Hintergrundsystem angebunden ist, für maximal 7 Tage ohne Datenaustausch mit dem Hintergrundsystem im Betrieb bleibt.According to a preferred feature of the invention, it is provided that a radio beacon takes itself out of operation if it could not exchange data with the background system for a predetermined period of time. This period of time is preferably to be chosen such that not every network interruption leads to the failure of all or many beacons. At the same time, of course, it must be ensured that a stolen beacon, for example, can not be abused for too long. The permitted period of time for which a beacon can be operated without data connection to the background system can be set individually for each beacon as an operating parameter so that individual setup conditions, in particular good or bad network availability, can be taken into account accordingly. It is preferably proposed that a beacon, which is connected to the background system with good network availability, remains in operation for a maximum of 3 days without data exchange with the background system. Preferably, it is further proposed that a beacon, which is connected to the background system with poor network availability, remains in operation for a maximum of 7 days without data exchange with the background system.

Funkbaken können gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung so ausgeführt werden, dass sie autark betrieben werden, d. h. ohne dass sie eine externe Energieversorgung und ohne dass sie eine kabelgebundene WAN-Anbindung benötigen. In diesem Fall erfolgt die Energieversorgung über wenigstens ein Solarmodul und wenigstens eine Pufferbatterie, und die WAN-Anbindung an das Hintergrundsystem erfolgt über ein Datenfunknetz.Radio beacons can be designed according to a preferred embodiment of the invention so that they are operated independently, d. H. without having an external power supply and without the need for a wired WAN connection. In this case, the power is supplied via at least one solar module and at least one backup battery, and the WAN connection to the background system via a radio network.

Alternativ können Funkbaken so ausgeführt werden, dass sie vorhandene Infrastruktur mit nutzen. Vorteilhaft bietet sich an, die Baken in so unmittelbarer Nähe zu Notrufsäulen aufzustellen, dass die Baken deren Energieversorgung und WAN-Anbindung mit nutzen. Dazu sind die Baken mit einer elektrischen Leitung und einer lokalen Netzwerkleitung mit der Notrufsäule verbunden.Alternatively, radio beacons can be made to utilize existing infrastructure. Advantageously, it is advisable to set up the beacons in such close proximity to emergency telephones that the beacons use their energy supply and WAN connection. For this purpose, the beacons are connected to the emergency call column with an electrical line and a local network line.

Im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels, bei dem sich die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung bei Fahrtbeginn automatisch in den Stand-By Modus schaltet und sich bei Empfang eines Wake-Up Signals automatisch vollständig eingeschaltet, ist ein betrügerisches Umgehen des erfindungsgemäßen Mauterfassungsverfahrens zumindest schwierig. Dennoch bergen Erfassungsverfahren mit vielen Beteiligten – wie das hier vorstellte – immer Umgehungsmöglichkeiten. Wesentlich für die ordnungsgemäße Durchführung des Verfahrens ist, dass Fahrzeuge auf den mautpflichtigen Straßen mit funktionierenden Datenvorrichtungen unterwegs sind und dass die von den Datenvorrichtungen gespeicherten Nutzdatentelegramme regelmäßig an das Hintergrundsystem aufgesendet werden.In the case of the preferred embodiment in which the vehicle-integrated data device automatically switches to stand-by mode at the start of the journey and automatically switches on completely upon receipt of a wake-up signal, a fraudulent bypassing of the toll collection method according to the invention is at least difficult. Nevertheless, registration procedures with many involved parties - as we have seen here - always allow for circumvention. Essential for the proper implementation of the method is that vehicles are on the toll roads with functioning data devices on the move and that the user data telegrams stored by the data devices are regularly sent to the background system.

Zur Überwachung des erfindungsgemäßen Mauterfassungsverfahrens wird deshalb gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein Überwachungsverfahren vorgeschlagen, bei dem mobile Überwachungseinheiten in Stichproben bestimmte Daten aus den fahrzeugintegrierten Datenvorrichtungen auslesen. Wenn ein Fahrzeug einer Stichprobe unterzogen wird, wird es zunächst angehalten.In order to monitor the toll collection method according to the invention, a monitoring method is therefore proposed according to a preferred embodiment of the invention, in which mobile surveillance units randomly read out certain data from the vehicle-integrated data devices. When a vehicle is sampled, it is first stopped.

Das Kontrollpersonal kann dann die optische Unversehrtheit der Siegel der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung zumindest visuell überprüfen. Falls das beidseitig klebende Siegel, mit dem die Datenvorrichtung an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs befestigt ist, als RFID-Transponder ausgebildet ist, können zusätzlich die Siegeldaten kontaktlos elektronisch ausgelesen werden und verifiziert werden durch einen online-Abgleich mit den am Hintergrundsystem zu dem entsprechenden Siegel gespeicherten Daten und/oder den Fahrzeugdaten wie z. B. Kennzeichen.The control personnel can then at least visually check the optical integrity of the seals of the vehicle-integrated data device. If the double-sided adhesive seal, with which the data device is fastened to the windshield of the vehicle, is designed as an RFID transponder, in addition the sealing data can be electronically read contactless and verified by an online comparison with those stored on the background system to the corresponding seal Data and / or the vehicle data such. B. License plate.

Da das Fahrzeug bis zum Anhalten in Bewegung war, ist seine Datenvorrichtung mindestens im Stand-By Modus. Zur weiteren Durchführung des Überwachungsverfahrens verfügt das Überwachungspersonal vorzugsweise über eine tragbare Kontrolleinheit, die ähnlich wie die Funksysteme an den Aufsendestationen funktioniert. Die tragbare Kontrolleinheit ist vorzugsweise rechnerbasiert mit einem Benutzerbildschirm und ggf. weiteren zweckdienlichen Benutzerschnittstellen ausgestattet und verfügt vorzugsweise über eine Funkschnittstelle in gleicher Weise wie das Funksystem einer Aufsendestation. Die eingestellte Funkleistung kann jedoch deutlich geringer gewählt werden kann, da die tragbare Kontrolleinheit bei einem Kontrollvorgang immer mit nur genau einer fahrzeugintegrieren Datenvorrichtung in unmittelbarer Nähe zu kommunizieren braucht.Since the vehicle was in motion until paused, its data device is at least in stand-by mode. For further implementation of the monitoring method, the monitoring personnel preferably have a portable control unit which functions similarly to the radio systems at the sending stations. The portable control unit is preferably computer-based equipped with a user screen and possibly other useful user interfaces and preferably has a Radio interface in the same way as the radio system of a Aufsendestation. However, the set radio power can be chosen to be much lower, since the portable control unit always needs to communicate in the immediate vicinity with only one vehicle-integrated data device in a control process.

Die Kontrolleinheit sendet vorzugsweise kontaktlos ein Wake-Up Signal und eine digitale Kontrollkennung an die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung des zu kontrollierenden Fahrzeugs. Die Datenvorrichtung sendet daraufhin den Zeitstempel der letzten Nutzdatenaufsendung, die eineindeutige Kennung der dazu verwendeten Aufsendestation und die Anzahl der im Speicher gespeicherten, noch nicht aufgesendeten Nutzdatentelegramme an die Kontrolleinheit. Diese Daten werden in der Kontrolleinheit gespeichert, ausgewertet und dem Kontrollpersonal dargestellt. Dem Kontrollpersonal ist damit bekannt, wann und wo die letzte Datenaufsendung mit der inspizierten Datenvorrichtung durchgeführt wurde und wie viele neue Nutzdatentelegramme seit dem in der Datenvorrichtung gespeichert wurden. Bei Überschreitung einer verfahrensgemäßen Wartezeit zur Aufsendung von Nutzdatentelegrammen – beispielsweise 1 × monatlich – oder bei Überschreiten der verfahrensgemäßen zugelassenen Anzahl nicht aufgesendeter Nutzdatentelegramme können entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden.The control unit preferably transmits, without contact, a wake-up signal and a digital control identifier to the vehicle-integrated data device of the vehicle to be checked. The data device then sends to the control unit the time stamp of the last payload, the one-to-one identifier of the sending station used for this purpose, and the number of payload telegrams stored in the memory and not yet sent. These data are stored in the control unit, evaluated and presented to the control personnel. The control personnel is thus aware of when and where the last data entry was performed with the inspected data device and how many new user data messages have since been stored in the data device. If a procedural waiting time for the transmission of user data telegrams is exceeded - for example, once a month - or if the permitted number of unused user data telegrams is exceeded, appropriate measures can be taken.

Weiter kann die Kontrolleinheit dazu genutzt werden, nicht aufgesendete Nutzdatentelegramme – in genau gleicher Weise wie das Funksystem einer Aufsendstation – aus der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung auszulesen und zu speichern. Die auf diese Weise erfolgreich ausgelesenen Nutzdatentelegramme werden in der Datenvorrichtung als „gesendet” markiert, und sie werden zu einem späteren Zeitpunkt von der Kontrolleinheit an das Hintergrundsystem gesendet.Further, the control unit can be used to read out non-posted payload telegrams - in exactly the same way as the radio system of a Aufsendstation - from the vehicle-integrated data device and store. The payload telegrams successfully read out in this way are marked as "sent" in the data device and are sent to the background system by the control unit at a later time.

Weiter kann die Kontrolleinheit über die aktuellen kryptografischen Schlüssel für das Entschlüsseln der von der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung eingelesenen Nutzdatentelegramme verfügen. Damit können die eingelesenen Nutzdatentelegramme entschlüsselt und dem Kontrollpersonal in Klartext dargestellt werden, so dass eine Überprüfung daraufhin möglich ist, ob insbesondere die zuletzt in der Datenvorrichtung gespeicherten Nutzdatentelegramme in plausibler Weise zusammenpassen mit dem Ort, an dem die aktuelle Kontrolle stattfindet. Bei Verdacht auf eine betrügerische Umgehung des Mauterfassungssystems können entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden.Furthermore, the control unit can dispose of the current cryptographic keys for decrypting the payload telegrams read by the vehicle-integrated data device. Thus, the read-in payload telegrams can be decrypted and displayed to the control personnel in plain text, so that a check is then possible whether in particular the last stored in the data device payload telegrams fit together with the place where the current control takes place plausible. If suspected fraudulent circumvention of the toll collection system, appropriate action can be taken.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen verdeutlicht werden. Diese dienen lediglich der Erläuterung und sind für die Gesamtheit der Erfindung nicht beschränkend zu verstehen.The invention will be illustrated below with reference to exemplary embodiments. These are merely illustrative and are not intended to be limiting of the entirety of the invention.

So zeigt:So shows:

1 ein erfindungsgemäßes Aussenden von Funksignalen an eine Datenvorrichtung 1 an inventive transmission of radio signals to a data device

2 ein Aufsenden von gespeicherten Nutzdatentelegrammen von der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung an das Hintergrundsystem 2 sending stored payload telegrams from the in-vehicle data device to the background system

3 ein Aussenden von Funksignalen in zwei Antennenkeulen 3 a transmission of radio signals in two antenna lobes

4 eine Anordnung von Funkbaken an einer Autobahn 4 an arrangement of radio beacons on a highway

5 eine alternative Anordnung von Funkbaken an einer Autobahn 5 an alternative arrangement of radio beacons on a highway

6 eine fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung, schematischer Aufbau 6 a vehicle-integrated data device, schematic structure

7 eine fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung, Ansicht Außenseite 7 an in-vehicle data device, view outside

8 eine fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung, Ansicht Innenseite 8th an in-vehicle data device, inside view

9 Schnittstellen einer autarken Funkbake 9 Interfaces of a self-sufficient radio beacon

10 Schnittstellen einer mit einer Notrufsäule verbundenen Funkbake 10 Interfaces of a radio beacon connected to an emergency pillar

1 zeigt das Aussenden von Funksignalen an ein Fahrzeug. Auf einer mautpflichtigen Straße 100 fährt ein Fahrzeug 200, das mit einer erfindungsgemäßen fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung 600 ausgestattet ist. Eine Funkbake 300 sendet Funksignale 401, 402, die von der Datenvorrichtung 600 empfangen werden. Die Bake 300 sendet dabei abwechselnd ein Wake-Up Signal 401 und ein Nutzdatentelegramm 402. Das Wake-Up Signal 401 aktiviert die Datenvorrichtung 600 derart, dass sie die Nutzdatentelegramme 402 empfangen und speichern kann. Die Abstrahlcharakteristik der Bake 300 ist dabei so eingestellt, dass die Antennenkeule 500 beide Fahrspuren der mautpflichtigen Straße 100 überstreicht. 1 shows the transmission of radio signals to a vehicle. On a toll road 100 drives a vehicle 200 that with an inventive vehicle-integrated data device 600 Is provided. A radio beacon 300 sends radio signals 401 . 402 that from the data device 600 be received. The beacon 300 alternately sends a wake-up signal 401 and a payload telegram 402 , The wake-up signal 401 activates the data device 600 such that they are the payload telegrams 402 can receive and save. The radiation characteristics of the beacon 300 is set so that the antenna lobe 500 both lanes of the toll road 100 sweeps.

2 zeigt das Aufsenden von gespeicherten Nutzdatentelegrammen von der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung an des Hintergrundsystem. Das Fahrzeug 200 mit der fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung 600 erreicht eine Tankstelle 700, die mit einem Funksystem 701 ausgerüstet ist. Das Funksystem 701 der Tankstelle sendet spezielle Datentelegramme, welche die Datenvorrichtung 600 veranlassen, ihre gespeicherten Nutzdatentelegramme 403 an das Funksystem 701 zu senden. Die Datenvorrichtung 600 sendet diejenigen gespeicherten Nutzdatentelegramme 403, die bisher noch nicht aufgesendet wurden, und versieht sie dabei mit der eineindeutigen Kennung der Datenvorrichtung 600. Das Funksystem 701 der Tankstelle empfängt die gespeicherten Nutzdatentelegramme 403 und bestätigt den Empfang an die Datenvorrichtung 600. Diese markiert in ihrem Datenspeicher die erfolgreich aufgesendeten Nutzdatentelegramme 403 als „gesendet” und kann diese Daten später mit neu empfangenen Nutzdatentelegrammen überschreiben. Nach Beendigung des funkbasierten Datenaustauschs mit der Datenvorrichtung 600 sendet das Funksystem 701 der Tankstelle die Nutzdatentelegramme 403 durch das Weitverkehrsdatennetz 1100, mit dem die Tankstelle verbunden ist, an das Hintergrundsystem 900. In gleicher Weise funktioniert das Aufsenden von gesammelten Nutzdatentelegrammen in einem Parkhaus 800 mit einem gleichartigen Funksystem 801. 2 shows the sending of stored payload telegrams from the in-vehicle data device to the background system. The vehicle 200 with the vehicle-integrated data device 600 reaches a gas station 700 that with a radio system 701 equipped. The radio system 701 The gas station sends special data telegrams, which the data device 600 cause their stored payload telegrams 403 to the radio system 701 to send. The data device 600 sends those stored user data telegrams 403 that have not yet been posted, providing them with the one-to-one identifier of the data device 600 , The radio system 701 the gas station receives the stored user data telegrams 403 and confirms receipt to the data device 600 , This marks in its data memory the successfully sent user data telegrams 403 as "sent" and can overwrite this data later with newly received payload telegrams. After completion of the radio-based data exchange with the data device 600 sends the radio system 701 the gas station the Nutzdatentelegramme 403 through the long haul data network 1100 to which the gas station is connected to the background system 900 , In the same way, the sending of collected user data telegrams in a parking garage works 800 with a similar radio system 801 ,

3 zeigt das Aussenden von Funksignalen in zwei Antennenkeulen. In dieser Ausführungsform strahlt die Funkbake 300 zwei Antennenkeulen 501, 502 ab, welche die Fahrspuren der mautpflichtigen Straße 100 derart überstreichen, dass ein Fahrzeug 200 zuerst die erste Antennenkeule 501 und dann die zweite Antennenkeule 502 durchfährt. 3 shows the transmission of radio signals in two antenna lobes. In this embodiment, the radio beacon beams 300 two antenna lobes 501 . 502 off which the lanes of the toll road 100 paint so that a vehicle 200 first the first antenna lobe 501 and then the second antenna lobe 502 traverses.

Dabei empfängt und speichert die fahrzeugintegrierte Datenvorrichtung 600 zuerst ein Nutzdatentelegramm 402.1 in der ersten Antennenkeule 501. Dieses Nutzdatentelegramm ist mit der Kennung der Bake 300 und der Unterkennung „1” versehen. Anschließend empfängt und speichert die Datenvorrichtung 600 ein Nutzdatentelegramm 402.1 in der zweiten Antennenkeule 502. Dieses Nutzdatentelegramm ist mit der Kennung der Bake 300 und der Unterkennung „2” versehen. Die Reihenfolge der empfangen Nutzdatentelegramme 402.1 und 402.2 sowie deren Zeitstempel werden in der Datenvorrichtung 600 ausgewertet mit dem Ergebnis, dass das Fahrzeug 200 die Antennenkeulen 501, 502 in der richtigen Reihenfolge durchfahren hat, dass also keine Falschfahrt durchgeführt wird.In this case, the vehicle-integrated data device receives and stores 600 first a payload telegram 402.1 in the first antenna lobe 501 , This user data telegram is with the identifier of the beacon 300 and the subkey "1" provided. Subsequently, the data device receives and stores 600 a payload telegram 402.1 in the second antenna lobe 502 , This user data telegram is with the identifier of the beacon 300 and the subkey "2" provided. The order of the received data telegrams 402.1 and 402.2 as well as their timestamps are in the data device 600 evaluated with the result that the vehicle 200 the antenna lobes 501 . 502 has traversed in the correct order, so that no wrong course is performed.

4 zeigt eine Anordnung von Funkbaken an einer Autobahn unter Mitnutzung vorhandener Infrastruktur. Entlang der Autobahn 101 mit zwei Richtungsfahrbahnen sind Notrufsäulen 1000 in bekannter Weise vorhanden. Es werden nun Funkbaken 300 derart in der Nähe der Notrufsäulen aufgestellt, dass diese Baken 300 an die Notrufsäulen 1000 zum Zwecke der Energieversorgung und zum Zwecke der Datenanbindung angeschlossen werden. Dabei können die Baken 300 über vorhandene Netzwerkinfrastruktur auf das Weitverkehrsnetz 1100 zugreifen und mit dem Hintergrundsystem 900 eine Datenverbindung aufbauen. 4 shows an arrangement of radio beacons on a highway with shared use of existing infrastructure. Along the highway 101 with two directional lanes are emergency call pillars 1000 present in a known manner. There are now radio beacons 300 placed so near the emergency telephones that these beacons 300 to the emergency telephones 1000 be connected for the purpose of power supply and for the purpose of data connection. The beacons can 300 via existing network infrastructure to the wide area network 1100 access and with the background system 900 establish a data connection.

5 zeigt eine alternative Anordnung von Funkbaken an einer Autobahn. Hierbei steht nicht im Vordergrund, ob die Funkbaken vorhandene Infrastruktur mit nutzen können oder nicht. Vielmehr ist bei dieser alternativen Anordnung von Funkbaken 301, 302 entlang einer Autobahn 101 der Aufstellort so gewählt, dass insbesondere Fahrzeuge, die Ausfahrt 102 und die Auffahrt 104 nutzen, durch den Sendebereich der jeweiligen Bake 301, 302 fahren. Die Antennenkeule 503 der Bake 301 überstreicht dabei die Verzögerungsspur 103, so dass die Datenvorrichtungen der ausfahrenden Fahrzeuge die Nutzdatentelegramme dieser Bake 301 empfangen. Die Antennenkeule 504 der Bake 302 überstreicht dabei die Beschleunigungsspur 105, so dass die Datenvorrichtungen der auffahrenden Fahrzeuge die Nutzdatentelegramme dieser Bake 302 empfangen. 5 shows an alternative arrangement of radio beacons on a highway. It is not important here whether the radio beacons can use existing infrastructure or not. Rather, in this alternative arrangement of radio beacons 301 . 302 along a highway 101 the place of installation chosen so that in particular vehicles, the exit 102 and the driveway 104 use, by the transmission range of the respective beacon 301 . 302 drive. The antenna lobe 503 the beacon 301 covers the delay track 103 such that the data devices of the departing vehicles receive the payload telegrams of that beacon 301 receive. The antenna lobe 504 the beacon 302 covers the acceleration track 105 , so that the data devices of the approaching vehicles, the Nutzdatentelegramme this beacon 302 receive.

6 zeigt den schematischen Aufbau einer fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung 600. Eine Batterie 604 vom Typ CR2450 (3 V Nennspannung, 550 mAh Kapazität) ist über einen Bewegungssensor 603 mit einem Microcontroller 601 mit integriertem Funkmodul verbunden. Als Microcontroller wird ein Chipbausatz CC430 verwendet. Solange der Bewegungssensor 603 keine Bewegung feststellt, befindet sich die Datenvorrichtung 600 in einem Tiefschlafmodus, d. h. alle Komponenten sind weitest möglich abgeschaltet bzw. verbrauchen die technisch geringstmögliche Energie. Insbesondere sind alle Funkempfänger der Datenvorrichtung vollständig ausgeschaltet. Sobald der Bewegungssensor 603 eine Bewegung feststellt, wird die Datenvorrichtung 600 in einen Stand-by Modus geschaltet. Im Stand-by Modus ist ein Wake-Up Wächter 605 in Betrieb, und die UHF-Antenne 606 ist empfangsbereit. Sobald im Stand-by Modus ein Wake-Up Signal 401 auf der Frequenz 865 MHz von der UHF-Antenne 606 empfangen wird, wird dies vom Wake-Up Wächter 605 registriert, und dieser aktiviert den Microcontroller 601. Die Datenvorrichtung 600 ist nun vollständig eingeschaltet und bereit, Nutzdatentelegramme 402 auf der Frequenz 868 MHz zu empfangen. Empfangene Nutzdatentelegramme werden vom Microcontroller 601 in einen Datenspeicher 602 gespeichert. Der Datenspeicher ist vom Typ ST m25p mit 2 Mbyte Speicherkapazität. Sobald von der vollständig eingeschalteten Datenvorrichtung 600 für eine Zeitdauer von 15 Sekunden kein Nutzdatentelegramm 402 mehr empfangen wurden, aber der Bewegungssensor 603 weiterhin Bewegungen meldet, wird die Datenvorrichtung 600 zurück in den Stand-by Modus geschaltet. Sobald der Bewegungssensor 603 für eine Zeitdauer von 1 Minute keine Bewegung mehr detektiert, wird die in Betrieb befindliche Datenvorrichtung 600 in den Tiefschlafmodus zurückversetzt. 6 shows the schematic structure of a vehicle-integrated data device 600 , A battery 604 Type CR2450 (3V rated voltage, 550 mAh capacity) is via a motion sensor 603 with a microcontroller 601 connected with integrated radio module. As a microcontroller, a chip kit CC430 is used. As long as the motion sensor 603 detects no movement, the data device is located 600 in a deep sleep mode, ie all components are as far as possible switched off or consume the technically lowest possible energy. In particular, all radio receivers of the data device are completely switched off. Once the motion sensor 603 detects a movement becomes the data device 600 switched to a stand-by mode. In stand-by mode is a wake-up guard 605 in operation, and the UHF antenna 606 is ready to receive. Once in stand-by mode, a wake-up signal 401 on the frequency 865 MHz from the UHF antenna 606 is received, this is the wake-up guard 605 registered, and this activates the microcontroller 601 , The data device 600 is now fully on and ready to user data frames 402 to receive on the frequency 868 MHz. Received user data telegrams are from the microcontroller 601 into a data store 602 saved. The data memory is of type ST m25p with 2 Mbyte storage capacity. Once from the fully powered-on data device 600 No payload telegram for a period of 15 seconds 402 more were received, but the motion sensor 603 continues to report movements, the data device 600 switched back to stand-by mode. Once the motion sensor 603 for a period of 1 minute no movement detected, the operating data device 600 returned to the deep sleep mode.

Weiterhin ist die Datenvorrichtung 600 mit einem Uhrenbaustein 617 ausgestattet, durch den alle zeitbezogenen Vorgänge gesteuert werden.Furthermore, the data device 600 with a clock module 617 equipped to control all time-related operations.

Weiterhin ist die Datenvorrichtung 600 mit drei Leuchtdioden 607 (rot, gelb und blau) und einem Piezosummer 608 ausgestattet, um dem Nutzer optische und akustische Rückmeldungen geben zu können.Furthermore, the data device 600 with three LEDs 607 (red, yellow and blue) and a piezo number 608 equipped to give the user optical and acoustic feedback.

7 zeigt die Ansicht der Außenseite einer fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung 600. Die Außenseite ist diejenige Seite der Datenvorrichtung 600, die bei bestimmungsgemäßem Einbau in ein Fahrzeug zur Windschutzscheibe weist. Auf der Außenseite der Datenvorrichtung 600 sind die drei Leuchtdioden 607 sichtbar. Die Datenvorrichtung 600 wird mit einem beidseitig klebenden Siegel 609 adhäsiv an der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs befestigt derart, dass das Sigel 609 außerhalb des Fahrzeugs durch die Windschutzscheibe sichtbar ist. Das Siegel 609 ist so perforiert, dass es zerstört wird, wenn die einmal befestigte Datenvorrichtung 600 von der Windschutzscheibe abgenommen wird. Darüber hinaus hat des Siegel 609 einen Hologrammstreifen 610 als optisches Sicherheitsmerkmal. Weiterhin ist auf dem Siegel 609 die eineindeutige Siegelnummer 611 aufgedruckt. Das Siegel 609 weist außerdem beschreibbare Felder auf, auf denen das Kennzeichen 612 und das Ausstellungsdatum 613 des Siegels geschrieben werden können. Ein weiteres optisches Kennzeichen 614 gibt an, dass das Siegel 609 als passiver RFID-Transponder ausgeführt ist und seine elektronisch gespeicherten Daten über eine RFID-Schnittstelle ausgelesen werden können. 7 shows the view of the outside of a vehicle-integrated data device 600 , The outside is the side of the data device 600 which, when installed in a vehicle as intended, faces the windscreen. On the outside of the data device 600 are the three LEDs 607 visible, noticeable. The data device 600 comes with a double-sided adhesive seal 609 Adhesively attached to the windshield of a vehicle such that the sigla 609 outside the vehicle through the windshield is visible. The seal 609 is perforated so that it is destroyed when the data device once attached 600 is removed from the windshield. In addition, the seal has 609 a hologram strip 610 as an optical security feature. Furthermore, on the seal 609 the one-to-one seal number 611 printed. The seal 609 also has writable fields on which the indicator 612 and the date of issue 613 of the seal can be written. Another optical characteristic 614 indicates that the seal 609 is designed as a passive RFID transponder and its electronically stored data can be read via an RFID interface.

8 zeigt die Ansicht der Innenseite einer fahrzeugintegrierten Datenvorrichtung 600. Die Innenseite ist diejenige Seite der Datenvorrichtung 600, die bei bestimmungsgemäßem Einbau in ein Fahrzeug zum Innenraum des Fahrzeugs weist. Auf der Innenseite der Datenvorrichtung 600 sind die drei Leuchtdioden 607 sichtbar. Ferner weist die Innenseite der Datenvorrichtung 600 einen Batteriefachdeckel 615 auf, der geöffnet werden kann, um Zugang zur Batterie der Datenvorrichtung 600 zu erhalten und diese tauschen zu können, ohne die Datenvorrichtung 600 von ihrem Einbauort zu entfernen zu müssen. Der Batteriefachdeckel 615 ist dabei mit einem Siegel 616 versehen, das zerstört wird, sobald der Batteriefachdeckel 615 geöffnet wird. 8th shows the view of the inside of a vehicle-integrated data device 600 , The inside is the side of the data device 600 which, when properly installed in a vehicle, faces the interior of the vehicle. On the inside of the data device 600 are the three LEDs 607 visible, noticeable. Furthermore, the inside of the data device 600 a battery compartment lid 615 which can be opened to access the battery of the data device 600 and to be able to exchange them without the data device 600 to be removed from their installation. The battery compartment cover 615 is with a seal 616 which is destroyed as soon as the battery compartment cover 615 is opened.

9 zeigt die Schnittstellen einer autarken Funkbake. Eine autarke Funkbake 300 ist so ausgestattet, dass sie keine externe Energieversorgung und keine kabelgebundene WAN-Anbindung benötigt. Die Energieversorgung 307 der Bake 300 erfolgt dabei über ein Solarmodul 308 und eine hier nicht gezeigte Pufferbatterie. Vergrößerung A zeigt die Datenschnittstellen, über welche die autarke Funkbake 300 verfügt. Eine GPS-Schnittstelle 305 empfängt GPS-Daten, über welche die Bake 300 ihren Standort in Längen- und Breitengrad feststellt. Über eine Datenfunkschnittstelle 304 ist die Bake 300 mit dem Hintergrundsystem 900 verbunden. An das Hintergrundsystem 900 sendet die Bake 300 Zustandsdaten 404. Vom Hintergrundsystem 900 erhält die Bake 300 Betriebsdaten 405. Über die UHF-Schnittstelle 303 sendet die Bake 300 periodisch Wake-Up Signale 401 und Nutzdatentelegramme 402 aus, welche von fahrzeugintegrierten Datenvorrichtungen 600 in Fahrzeugen 200 empfangen werden können. 9 shows the interfaces of a self-sufficient radio beacon. A self-sufficient radio beacon 300 is equipped so that it requires no external power supply and no wired WAN connection. The energy supply 307 the beacon 300 takes place via a solar module 308 and a backup battery, not shown here. Magnification A shows the data interfaces over which the self-sufficient radio beacon 300 features. A GPS interface 305 receives GPS data about which the beacon 300 determines their location in latitude and longitude. Via a data radio interface 304 is the beacon 300 with the background system 900 connected. To the background system 900 sends the beacon 300 state data 404 , From the background system 900 get the beacon 300 operating data 405 , Via the UHF interface 303 sends the beacon 300 periodically wake-up signals 401 and payload telegrams 402 which of vehicle-integrated data devices 600 in vehicles 200 can be received.

10 zeigt die Schnittstellen einer mit einer Notrufsäule 1000 verbundenen Funkbake 300. Die Energieversorgung 307 der Bake 300 erfolgt über eine 96 V Spannungsleitung, die ihre Spannung in der Notrufsäule 1000 abgreift. Vergrößerung A zeigt die Datenschnittstellen, über welche die mit der Notrufsäule 100 verbundene Bake 300 verfügt. Eine GPS-Schnittstelle 305 empfängt GPS-Daten, über welche die Bake 300 ihren Standort in Längen- und Breitengrad feststellt. Über eine RJ45-LAN-Schnittstelle 306 ist die Bake 300 drahtgebunden mit der Notrufsäule 1000 verbunden. Über die Netzwerkverbindung der Notrufsäule 1000 ist die Bake 300 auf diese Weise mit dem Hintergrundsystem 900 verbunden. An das Hintergrundsystem 900 sendet die Bake 300 Zustandsdaten 404. Vom Hintergrundsystem 900 erhält die Bake 300 Betriebsdaten 405. Über die UHF-Schnittstelle 303 sendet die Bake 300 periodisch Wake-Up Signale 401 und Nutzdatentelegramme 402 aus, welche von fahrzeugintegrierten Datenvorrichtungen 600 in Fahrzeugen 200 empfangen werden können. 10 shows the interfaces one with an emergency pillar 1000 connected radio beacons 300 , The energy supply 307 the beacon 300 takes place via a 96 V power line, which releases its voltage in the emergency call tower 1000 taps. Enlargement A shows the data interfaces via which the emergency call column 100 connected beacon 300 features. A GPS interface 305 receives GPS data about which the beacon 300 determines their location in latitude and longitude. Via an RJ45 LAN interface 306 is the beacon 300 wired with the emergency telephone 1000 connected. Via the network connection of the emergency call column 1000 is the beacon 300 in this way with the background system 900 connected. To the background system 900 sends the beacon 300 state data 404 , From the background system 900 get the beacon 300 operating data 405 , Via the UHF interface 303 sends the beacon 300 periodically wake-up signals 401 and payload telegrams 402 which of vehicle-integrated data devices 600 in vehicles 200 can be received.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: mautpflichtige Straßetoll road
101101: Autobahn mit zwei RichtungsfahrbahnenHighway with two directional lanes
102102: AutobahnausfahrtExit
103103: Verzögerungsspur der AutobahnausfahrtDelay lane of the motorway exit
104104: AutobahnauffahrtMotorway
105105: Beschleunigungsspur der AutobahnauffahrtAcceleration lane of the motorway ramp
200200: Fahrzeugvehicle
300300: Funkbakeradiobeacon
301301: Funkbake an der AutobahnausfahrtRadio beacon at the motorway exit
302302: Funkbake an der AutobahnauffahrtRadio beacon at the highway entrance
303303: UHF-SchnittstelleUHF interface
304304: Datenfunk-SchnittstelleData radio interface
305305: GPS-SchnittstelleGPS interface
306306: LAN-SchnittstelleLAN interface
307307: Energieversorgungpower supply
308308: Solarmodulsolar module
400400: Aussendung von FunksignalenTransmission of radio signals
401401: Wake-Up SignalWake-up signal
402402: Nutzdatentelegrammuser data frame
402.1402.1: Nutzdatentelegramm mit Unterkennung „1”User data telegram with subkey "1"
402.1402.1: Nutzdatentelegramm mit Unterkennung „2”User data telegram with subkey "2"
403403: gespeicherte Nutzdatentelegrammestored user data telegrams
404404: Zustandsdaten der FunkbakeStatus data of the radio beacon
405405: Betriebsdaten für die FunkbakeOperating data for the radio beacon
500500: Antennenkeuleantenna beam
501501: Antennenkeuleantenna beam
502502: Antennenkeuleantenna beam
503503: Antennenkeule für VerzögerungsspurAntenna lobe for delay track
504504: Antennenkeule für BeschleunigungsspurAntenna lobe for acceleration track
600600: fahrzeugintegrierte DatenvorrichtungIn-vehicle data device
601601: Microcontroller mit UHF-BausteinMicrocontroller with UHF module
602602: Datenspeicherdata storage
603603: Bewegungssensormotion sensor
604604: Batteriebattery
605605: Wake-Up WächterWake-up guard
606606: UHF-AntenneUHF antenna
607607: LEDsLEDs
608608: Piezo-SummerPiezo buzzer
609609: beidseitig klebendes Siegeldouble-sided adhesive seal
610610: Hologrammstreifenhologram strip
611611: Siegelnummerseal number
612612: KennzeichenMark
613613: Ausstellungsdatumdate of issue
614614: Kennzeichnung der NahfunkschnittstelleIdentification of the local radio interface
615615: BatteriefachdeckelBattery cover
616616: Siegelseal
617617: Uhrenbausteinclock module
700700: TankstelleGas station
701701: Funksystem an einer TankstelleRadio system at a gas station
800800: Parkhauscar park
801801: Funksystem im ParkhausRadio system in the parking garage
900900: HintergrundsystemBackground System
10001000: NotrufsäuleNotrufsäule
11001100: Weitverkehrsnetz (WAN, Wide Area Network)Wide Area Network (WAN)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 784297 A1 [0008]
JP 120504/1993 [0009]
US 2010032479 A1 [0010]
US 2004212518 A1 [0011]

Claims

System for automated recording of the use of toll roads by vehicles, consisting at least of A radio beacon for the unidirectional transmission of digital user data telegrams within a spatially limited transmission range, A vehicle-integrated data device for receiving, buffering and retransmitting the payload telegrams sent by the radio beacon, A sending station for receiving and forwarding the payload telegrams forwarded by the data device, A background system for the evaluation and further processing of the payload telegrams received by the sending station.

A radio beacon for use in a system according to claim 1, wherein the radio beacon comprises at least one radio transmitter for transmitting unidirectional radio signals, wherein the radio signals are at least partially formed of digital user data telegrams comprising at least a time stamp of the transmission time and a unique identifier of the radio beacon.

Radio beacon according to claim 2, characterized in that it has a means for detecting changes in position.

Radio beacon according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a solar module for autonomous power supply.

Radio beacon according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed to be connectable to the energy supply with an emergency call.

Radio beacon according to one of the preceding claims, characterized in that it has means for establishing a data connection with the background system.

Radio beacon according to one of the preceding claims, characterized in that their emission characteristics and their transmission power are adaptable to the respective installation situation.

A data device for use in a system according to claim 1, comprising at least a receiving unit for receiving payload telegrams from the radio beacon, a data memory having a protected memory area for temporarily storing the payload telegrams sent by the radio beacon, a transmitting unit for forwarding the payload telegrams to a sending station and a mounting means for Arrangement in a vehicle.

Data device according to claim 8, characterized in that it comprises a control device for producing different operating states.

Data device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the control device has a movement sensor.

Data device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the fastening means is formed as a double-sided adhesive seal for stationary arrangement of the data device on the windshield of the vehicle, wherein the seal is formed perforated so that it is in a solution of the data device of the windshield gets destroyed.

Method for the automated detection of the use of toll roads by vehicles, by means of a system according to claim 1, Wherein a radio beacon set up on a toll road periodically and unidirectionally emits radio signals within a transmission range which at least partially covers the road, Wherein a vehicle-integrated data device, which is at least temporarily within the transmission range, receives at least one radio signal carrying a digital user data telegram, - wherein the data device with the radio signal received Nutzdatentelegramme stores in a data memory, - wherein the data device sends stored user data telegrams to a sending station, - And wherein the sending station transmitted Nutzdatentelegramme transmits to a background system.

A method according to claim 12, characterized in that the radio beacon emits analogue wake-up signals and digital payload data telegrams by means of the radio signals.

A method according to claim 13, characterized in that the data device in a moving vehicle after receiving a wake-up signal assumes a ready-to-receive operating state for receiving payload data telegrams independently.

Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that the vehicle-integrated data device provides the Nutzdatentelegramme when sending with a unique identification of the data device identifier.

Method according to Claim 15, characterized in that the sending station sends a message to the vehicle-integrated data device via each successful transmission of a useful data telegram and that the data device identifies the corresponding useful data telegram as "transmitted" in its data memory.

Method according to one of claims 12 to 16, characterized in that the vehicle-integrated data device only those Nutzdatentelegramme that are not marked in their memory as "sent", sends to the sending station.

Control method for a method according to claims 12 to 17, - wherein a portable control unit sends a digital control identifier to a vehicle-integrated data device to be controlled - Whereupon the data device then at least partially sends the digital data stored in its data memory to the control unit