DE19757812A1 - Chipkarte zum Bezahlen von Autobahngebühren - Google Patents

Chipkarte zum Bezahlen von Autobahngebühren

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Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einer Speichereinheit zum Speichern von vorgebbaren konstanten und variablen Daten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Chipkarte zu schaffen, mit der Autobahngebühren abrechenbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Chipkarte eine von einer in der Chipkarte integrierten elektrischen Stromquelle betriebene Sendeeinrichtung zum Senden dieser Daten enthält.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Chipkarte ist vorzugsweise so ausgeführt, daß die Stromquelle eine von auf der Chipkarte angeordneten Solarzellen betriebene Akkumulatoreinheit ist, die 1,5 Volt abgibt. Die Solarzellen der erfindungsgemäßen Chipkarte sind so ausgelegt, daß sie bei durchschnittlicher Tages-Beleuchtungsstärke eine Leistung von 0,8 Watt abgeben, und die Sendeeinrichtung im Zeitmittel eine Leistung von 0,5 Watt abgibt. Dabei handelt es sich jedoch nur um Richtangaben. So können prinzipiell je nach Bedarf die Solarzellen in Quantität und Güte so ausgelegt sein, daß sie auch größere Leistungen liefern können. Wesentlich dabei ist lediglich, daß die Leistung der Solarzellen an die durchschnittliche Leistung der Sendeeinrichtung angepaßt ist.
Die erfindungsgemäße Chipkarte ist vorzugsweise so ausgeführt, daß die Sendeeinrichtung elektromagnetische Wellen im Mikrowellen-Frequenzbereich aussendet. Der Mikrowellen-Frequenzbereich bzw. der mikrowellennahe Frequenzbereich, wie beispielsweise der Frequenzbereich zum Betreiben von GSM-Handy-Telefongeräten ist aus technischen wie wohl aus durchführungstechnischen Gründen für den Betrieb der Sendeeinrichtung der erfindungsgemäßen Chipkarte besonders geeignet. Prinzipiell sind jedoch auch andere Wellenlängenbereiche denkbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Chipkarte sendet die Sendeeinrichtung die Daten in Form von Pulsen mit einer Länge von unter 0,5 Sekunden aus, wobei die Pulse nach Ablauf jeweils konstanter Zeitintervalle, in denen kein Puls gesendet wird, wiederholt werden. Die Zeitintervalle weisen vorzugsweise eine Länge von 0,1 sec bis 10 sec auf. Die erfindungsgemäße Chipkarte ist dabei vorzugsweise so ausgeführt, daß die Zeitintervalle eine Länge von 1 sec aufweisen. Bei den Zeitintervallen handelt es sich jedoch prinzipiell um unkritische Größen, die je nach Bedarf und Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Chipkarte erheblich variiert werden können. Wesentlich dabei ist nur, daß die Sendeeinrichtung der erfindungsgemäßen Chipkarte innerhalb solcher Zeitabschnitte identifizierbare Daten abgibt, daß eine Positionsbestimmung eines eine erfindungsgemäße Chipkarte mitführenden Fahrzeugs ermöglicht ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Chipkarte einen Ladechip, der so programmiert ist, daß diejenige elektrische Energie, die nicht zum Betreiben der Sendeeinrichtung benötigt wird, an die Akkumulatoreinheit abgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Chipkarte kann alternativ auch so ausgeführt sein, daß diejenige elektrische Energie, die nicht zum Betreiben der Akkumulatoreinheit benötigt wird, an die Sendeeinrichtung abgeführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Chipkarte einen nicht-programmierbaren Identifizierungs-Chip auf, in dem eine Kennung in Form eines digitalen Zahlencodes zur Identifizierung der Karte gespeichert ist. Diese Kennung dient erfindungsgemäß dazu, ein die erfindungsgemäße Chipkarte mitführendes Fahrzeug eindeutig identifizierbar zu machen. Ein eine erfindungsgemäße Chipkarte mitführendes Fahrzeug sendet demgemäß eine Kennung aus, die nicht personenbezogen oder fahrzeugbezogen ist, sondern nur auf die jeweilige Chipkarte bezogen ist.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Chipkarte einen Steuerchip, in dem eine Betriebszeitdauer und eine zeitliche Aufteilung der Betriebszeiten der Chipkarte vorgebbar ist. Die Betriebszeitdauer ist dabei vorgebbar durch einen vorherbestimmten Geldbetrag. Eine Betriebszeit der erfindungsgemäßen Chipkarte ist somit käuflich. Eine zeitliche Aufteilung der Betriebszeiten der Chipkarte kann fakultativ vorgesehen sein und von einem Besitzer der Chipkarte vorgebbar sein.
Die erfindungsgemäße Chipkarte ist dabei vorzugsweise so ausgeführt sein, daß auch die Intervallänge, in der jeweils kein Puls gesendet wird, in dem Steuerchip vorgebbar ist. Der Leistungsverbrauch der Chipkarte ist dabei gemindert, wenn die Intervallängen, in der jeweils kein Impuls gesendet wird, groß sind, und er ist erhöht, wenn diese Intervallängen kurz bemessen sind.
Der Steuerchip der erfindungsgemäßen Chipkarte kann eine auf der Chipkarte freiliegende Kontaktfläche aufweisen, über die er programmierbar ist. Zum Programmieren der erfindungsgemäßen Chipkarte wird diese in die Öffnung einer Aufnahmeeinrichtung einer Programmiereinheit eingeschoben, wobei die Kontaktflächen der erfindungsgemäßen Chipkarte in eingebrachtem Zustand in die Programmiereinheit mit entsprechenden Kontaktflächen der letzteren in Verbindung tritt. Die Kontaktfläche ist dabei aus einer Mehrzahl von Kontaktfeldern zusammengesetzt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann erfindungsgemäße Chipkarte einen weiteren Speicherchip zum Speichern vorgebbarer Geldbeträge enthalten. Mit Hilfe dieser Geldbeträge sollen übliche Leistungen oder Dienstleistungen im Fahrzeugbereich wie beispielsweise das Zahlen von Parkgebühren, das Tanken von Benzin oder das Waschen eines Fahrzeugs in einer Autowaschanlage bezahlbar sein.
Der erfindungsgemäße Speicherchip kann so ausgeführt sein, daß der untere Speicherchip eine auf der Chipkarte freiliegende Kontaktoberfläche aufweist, über die Geldbeträge, z. B. für Parkuhren oder Autowaschanlagen abbuchbar sind. Diese Kontaktfläche kann identisch sein oder kann gesondert ausgeführt sein mit derjenigen Kontaktfläche, über die die Chipkarte programmierbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Chipkarte so ausgeführt sein, daß der Steuerchip, der Identifikationschip, der Ladechip und der untere Speicherchip in einem einzigen Chip zusammengefaßt sind.
Die Erfindung betrifft auch ein System zum Überwachen der Zahlung von Autobahngebühren, wobei an Autobahnen Überwachungseinrichtungen angebracht sind mit mindestens einer Empfangseinrichtung zum Empfangen der von einer Chipkarte der obengenannten Art ausgesendeten Signale, einer Sendeeinrichtung für elektromagnetische Wellen zum Senden von Daten an eine zentrale Datenbank, einer digitalen Kamera zum Abbilden von eine Überwachungseinrichtung passierenden Fahrzeugen einschließlich deren Nummernschildern, einer Scannereinrichtung zum Scannen der mittels der digitalen Kamera aufgenommenen Bilder und zum digitalen Aufbereiten der Bildinhalte, um diese in digitaler Form von der Sendeeinrichtung zu übertragen.
Das erfindungsgemäße System erfüllt die Aufgabe, Autobahngebühren zu entrichten, ohne daß ein Fahrer sein Fahrzeug zu diesem Zweck anhalten oder verlangsamen muß. Gelöst wird diese Aufgabe dabei im Zusammenwirken mit einer Chipkarte der eingangs genannten Art, die in der Lage ist, Aktivsignale auszusenden, die einerseits eine Kennung enthalten, die eine Identifizierung der Chipkarte erlaubt, und andererseits eine Kennung aussendet, mit der ein in der Vergangenheit stattgefundener Geldtransfer zur Zahlung einer oder einer Mehrzahl von Autobahngebühren, nachgewiesen wird. Um Bezahlungen oder Überweisungen vorzunehmen, ist es dabei gemäß besonderer Ausführungsformen auch möglich, daß anstelle einer unidirektionalen Signalübertragung von der Chipkarte zur Empfangseinrichtung an Überwachungseinrichtungen an Autobahnen eine bidirektionale Übertragung sowohl von der Chipkarte an eine Empfangseinrichtung als auch von einer Empfangseinrichtung, die dann ebenfalls die Funktion einer Sendeeinrichtung innehat, von letzterer zu der Chipkarte. Wesentlich bei der Signal- und Datenübertragung ist, daß eine eindeutige Zuordnung gezahlter oder noch zu zahlender Geldbeträge zu einer einzelnen, über ihre Kennung identifizierten Chipkarte ermöglicht ist.
Das System ist vorzugsweise so ausgeführt, daß es eine Einrichtung zum automatischen Übertragen der von der digitalen Kamera abgebildeten Fahrzeuge an die zentrale Datenbank enthält, wobei eine Übertragung immer für den Fall vorgesehen ist, daß die Empfangseinrichtung von einem passierenden Fahrzeug kein von einer Chipkarte der vorgenannten Art ausgesendetes Signal empfängt. Das Erfassen und Abbilden von Fahrzeugen mittels der digitalen Kamera und das Weiterleiten der so gewonnenen Bildinhalte an eine zentrale Datenbank dient dem Zweck, Fahrzeuge über ihr Nummernschild und/oder den Fahrer von Fahrzeugen in den Fällen zu identifizieren, daß die Empfangseinrichtung kein Signal von einer Chipkarte erhält, aus dem sich ergibt, daß eine zu zahlende Autobahngebühr gezahlt worden ist. In diesem Fall wird erfindungsgemäß der Fahrzeughalter über das Nummernschild aus der zentralen Datenbank ermittelt und im nachhinein zur Zahlung der entsprechenden Autobahngebühr aufgefordert. Aufgrund des Beweischarakter innehabenden Bildmaterials sind entsprechende Forderungen auch gerichtlich durchsetzbar.
Weiter ist das System vorzugsweise so ausgeführt, daß bei einer digitalen Datenübertragung von einer Überwachungseinrichtung zu einer zentralen Datenbank hochfliegende Flugzeuge als Relaisstation vorgesehen sind. Hochfliegende Flugzeuge sind jedoch nur eine Möglichkeit zur Realisierung einer derartigen Relaisstation. So ist anstelle von Flugzeugen auch eine Übertragung an einen oder mehrere Satelliten denkbar. Möglich ist es ebenfalls, auf Relaisstationen vollständig zu verzichten und eine direkte Datenübertragung von den Sendeeinrichtungen zur zentralen Datenbank entweder über Funkverbindungen oder über ein Telefonnetz zu errichten. Hochfliegende Flugzeuge, insbesondere solche, die oberhalb von 15 000 m Höhe fliegen bieten jedoch den Vorteil, daß ein sehr kostengünstiger Betrieb in sehr kurzer Zeit aufnehmbar ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren auch ein Verfahren zum Leiten des Verkehrs auf Autobahnen, wobei die mittels eines obigen Systems gewonnenen statistischen Daten bezüglich Verkehrsdichte und Flußrichtung als Information für Verkehrsteilnehmer über Verkehrsfunk verbreitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst die Aufgabe, sehr schnell, sehr genaue statistische Daten über ein Verkehrsaufkommen nach Dichte und Richtung zu ermitteln. Bei diesem Verfahren werden die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems gewonnenen Daten ausgewertet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Chipkarte in einer Draufsicht;
Fig. 2 eine Überwachungseinrichtung für das erfindungsgemäße System zum Überwachen der Zahlung von Autobahn­ gebühren in einer Ansicht von schräg oben;
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Überwachen der Zahlung von Autobahn­ gebühren.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Chipkarte 10 ist eine Solarzelleneinheit 11 vorgesehen, die einen 1,5 Volt abgebenden Akkumulator 12 über einen Ladechip 13 lädt, der so programmiert ist, daß diejenige elektrische Energie, die nicht zum Betreiben einer Sendeeinheit 16, die in aktiviertem Zustand 0,5 Watt Sendeleistung abgibt, benötigt wird, an die Akkumulatoreinheit 12 abgeführt wird. Die Chipkarte 10 enthält einen IMEI-Chip, d. h. einen nicht­ programmierbaren Identifizierungschip, der eine vorgegebene, die Chipkarte eindeutig identifizierende Kennung über die Sendeeinheit 16 abgibt. Des weiteren enthält die Chipkarte 10 einen Steuerchip 15, in dem eine Betriebszeitdauer entsprechend der Bezahlung eines vorherbestimmten Geldbetrages zum Zahlen einer Autobahngebühr, vorgegeben ist. Eine Kennung entsprechend der Höhe dieses vorgegebenen Betrages wird bei aktivierter Chipkarte 10 ebenfalls von der Sendeeinheit 16 in Form elektromagnetischer Mikrowellenstrahlung ausgesendet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Überwachungseinrichtung 20 zum Überwachen der Zahlung von Autobahngebühren sind auf der Oberseite eines über eine Fahrbahn 25 gespannten Torbogens 21 Solarzellen 23 angeordnet, die Energie liefern zum Betreiben einer in Form von Kontaktschleifen ausgeführten Empfangseinrichtung 28, 28' zum Empfangen der von einer in einem Fahrzeug 26 mitgeführten Chipkarte 27, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Torbogen 21 enthält darüberhinaus eine digitale Kamera 22 zum Abbilden von die Überwachungseinrichtung passierenden Fahrzeugen einschließlich deren Nummernschildern, wobei die Kamera 22 eine Scannereinrichtung zum Scannen der digitalen Bilder und zum digitalen Aufbereiten der Bildinhalte vorgesehen ist, wobei diese Bildinhalte über eine nicht dargestellte Sendeeinheit und eine Antenne 24 an eine zentrale Datenbank gesendet werden. Die Kamera 22 wird dabei automatisch immer dann aktiviert, wenn von der Empfangseinrichtung 28, 28' keine aktiven Signale einer Chipkarte 27 empfangen werden.
Wie in Fig. 3 dargestellt, werden in den Fällen, daß die Empfangseinrichtung 28, 28' keine Daten empfängt, aus denen sich ergibt, daß über eine Chipkarte 27 ein vorherbestimmter Betrag zum Zahlen einer Autobahngebühr geleistet worden ist, die Bildinhalte der in diesem Fall aktivierten digitalen Kamera 22 über die Sendeeinrichtung 24 an eine zentrale Datenbank 26 übertragen, in der eine Identifizierung entsprechender Fahrzeuge über das Nummernschild vorgenommen wird und Maßnahmen zur Durchsetzung einer Nachbezahlung veranlaßt werden, wobei ein hochfliegendes Flugzeug 280 als Relaisstation vorgesehen ist.
Die in der Datenbank 26 gesammelten statistischen Daten werden darüberhinaus öffentlichen Behörden und Verkehrsleitzentralen 27 zur Verfügung gestellt, um ein Verfahren zum Leiten des Verkehrs auf Autobahnen durchzuführen, wobei die so gewonnenen statistischen Daten bezüglich Verkehrsdichte und Flußrichtung als Information für Verkehrsteilnehmer über Verkehrsfunk verbreitet werden.

Claims (21)

1. Chipkarte mit einer Speichereinheit zum Speichern von vorgebbaren konstanten und variablen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte eine von einer in der Chipkarte integrierten elektrischen Stromquelle betriebene Sendeeinrichtung zum Senden dieser Daten enthält.
2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle eine von auf der Chipkarte angeordneten Solarzellen betriebene Akkumulatoreinheit ist.
3. Chipkarte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoreinheit 1,5 Volt abgibt.
4. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen ausgelegt sind, um bei durchschnittlicher Tages-Beleuchtungsstärke eine Leistung von 0,8 Watt abzugeben, und die Sendeeinrichtung im Zeitmittel eine Leistung von 0,5 Watt abgibt.
5. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung elektromagnetische Wellen im Mikrowellen-Frequenzbereich aussendet.
6. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung die Daten in Form von Pulsen mit einer Länge von unter 0,5 Sekunden aussendet, wobei die Pulse nach Ablauf jeweils konstanter Zeitintervalle, in denen kein Puls gesendet wird, wiederholt werden.
7. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle eine Länge von 0,1 sec bis 10 sec aufweisen.
8. Chipkarte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle eine Länge von 1 sec aufweisen.
9. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte einen Ladechip enthält, der so programmiert ist, daß diejenige elektrische Energie, die nicht zum Betreiben der Sendeeinrichtung benötigt wird, an die Akkumulatoreinheit abgeführt wird.
10. Chipkarte nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige elektrische Energie, die nicht zum Betreiben der Akkumulatoreinheit benötigt wird, an die Sendeeinrichtung abgeführt wird.
11. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte einen nicht­ programmierbaren Identifizierungs-Chip enthält, in dem eine Kennung in Form eines digitalen Zahlencodes zur Identifizierung der Karte gespeichert ist.
12. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte einen Steuerchip enthält, in dem eine Betriebszeitdauer und eine zeitliche Aufteilung der Betriebszeiten dem Chipkarte vorgebbar ist.
13. Chipkarte nach einem der Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Intervallänge, in der jeweils kein Puls gesendet wird, in dem Steuerchip vorgebbar ist.
14. Chipkarte nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerchip eine auf der Chipkarte freiliegende Kontaktfläche aufweist, über die er programmierbar ist.
15. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte einen weiteren Speicherchip zum Speichern vorgebbarer Geldbeträge enthält.
16. Chipkarte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Speicherchip eine auf der Chipkarte freiliegende Kontaktoberfläche aufweist, über die Geldbeträge, z. B. für Parkuhren oder Autowaschanlagen abbuchbar sind.
17. Chipkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerchip, der Identifikationschip, der Ladechip und der untere Speicherchip in einem einzigen Chip zusammengefaßt sind.
18. System zum Überwachen der Zahlung von Autobahngebühren, gekennzeichnet durch an Autobahnen angebrachten Überwachungseinrichtungen, mit mindestens einer Empfangseinrichtung zum Empfangen der von Chipkarten nach einem der Ansprüche 1-17 ausgesendeten Signale, einer Sendeeinrichtung für elektromagnetische Wellen zum Senden von Daten an eine zentrale Datenbank, einer digitalen Kamera zum Abbilden von eine Überwachungseinrichtung passierenden Fahrzeugen einschließlich deren Nummernschildern, einer Scannereinrichtung zum Scannen der mittels der digitalen Kamera aufgenommenen Bilder und zum digitalen Aufbereiten der Bildinhalte, um diese in digitaler Form von der Sendeeinrichtung zu übertragen.
19. System zum Überwachen der Zahlung von Autobahngebühren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung zum automatischen Übertragen der von der digitalen Kamera abgebildeten Fahrzeuge an die zentrale Datenbank enthält, wobei eine Übertragung immer für den Fall vorgesehen ist, daß die Empfangseinrichtung von einem passierenden Fahrzeug kein von einer Chipkarte nach einem der Ansprüche 1-17 ausgesendetes Signal empfängt.
20. System zum Überwachen der Zahlung von Autobahngebühren nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei der digitalen Datenübertragung von einer Überwachungseinrichtung zu einer zentralen Datenbank hochfliegende Flugzeuge als Relaisstation vorgesehen sind.
21. Verfahren zum Leiten des Verkehrs auf Autobahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels eines Systems nach einem der Ansprüche 18-20 gewonnenen statistischen Daten bezüglich Verkehrsdichte und Flußrichtung als Information für Verkehrsteilnehmer über Verkehrsfunk verbreitet werden.
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