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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erheben von einer Fahrzeugmaut auf Verkehrswegen für Nutzer mit einer in einem Fahrzeug angeordneten Verarbeitungseinheit enthaltend
- – Mittel zum Erfassen von Ortsdaten,
- – Mittel zum Speichern von Tarifdaten,
- – Mittel zur Identifizierung des Nutzers des Verkehrsweges,
- – Mittel zum Verarbeiten der Ortsdaten und Tarifdaten,
so dass eine Mautgebühr bestimmbar ist, und mit einer Mautzentrale enthaltend eine Recheneinheit und einen Speicher, insbesondere eine zentrale Datenbank zum Abspeichern von Mautgebührdaten und/oder Kartenmaterial und/oder Tarifdaten, sowie mit Mitteln zur Datenübertragung zwischen der Verarbeitungseinheit und der Mautzentrale.
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Vorrichtungen zum Erheben einer Fahrzeugmaut kommen überall dort zum Einsatz, wo die Benutzung von Verkehrswegen, wie bspw. Straßen, Brücken oder Tunnel kostenpflichtig ist. Bei einer bekannten Mautvorrichtung, nämlich dem System von Toll Collect in Deutschland, werden die mautrelevanten Ortsdaten bzw. Tarifdaten in einem fest in dem Fahrzeug integrierten Fahrzeuggerät (OBU, On Board Unit) abgespeichert. Da die Aufnahmekapazität des Toll-Collect-Systems von Ortsdaten begrenzt ist, schlägt die
AT 507 031 B1 vor, in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeugposition die entsprechenden Ortsdaten von einer Mautzentrale abzurufen und auf Basis dieser Ortsdaten die Erkennung und Buchung in dem Fahrzeuggerät auszuführen. Die Übertragung der entsprechenden Daten von der Mautzentrale zu dem Fahrzeuggerät erfolgt über eine Mobilfunk-Einheit, die in dem Fahrzeuggerät integriert ist. Die bekannte Lösung verbessert die Universalität des fest integrierten Fahrzeuggerätes (OBU). Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist weiterhin, dass das Fahrzeuggerät zusätzliche Mittel zur Übertragung zwischen der Mautzentrale und dem Fahrzeuggerät aufweisen muss. Insbesondere ist es weiterhin erforderlich, speziell für die Mauterfassung erstellte Baueinheiten in dem Fahrzeug zu installieren, denen ansonsten keine weitere Funktion zukommt.
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Aus der
DE 20 2004 004 379 U1 ist eine Erhebungsvorrichtung von einer Fahrzeugmaut bekannt, bei der sowohl die Erkennung als auch die Buchung über in einem Mobilfunknetz miteinander verbundene Geräte erfolgt. Die Buchung erfolgt in einer Mautzentrale, die von jeweiligen Mobiltelefonen die aktuellen Ortsdaten des Fahrzeuges erhalten und die entsprechende Mautgebühr berechnen. Die Ortsdaten des Fahrzeuges werden anhand von durchfahrenen Funkzellen ermittelt. Dieses Mautsystem arbeitet unabhängig von dem Fahrzeug und ist relativ variabel einsetzbar, bspw. auch für Fußgänger. Nachteilig an diesem Mautsystem ist, dass es für herkömmliche Systeme mit Mautkontrollstellen nicht einsetzbar ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Erheben von einer Fahrzeugmaut derart weiterzubilden, dass eine sichere Mauterfassung zu erheblich geringeren Kosten gewährleistet ist.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass herkömmliche, im Einsatz befindliche Mautsysteme, wie bspw. das Toll-Collect-System, kostenreduzierend modifiziert werden. Die Kostenreduzierung ergibt sich im Wesentlichen durch den Einsatz von im Besitz des Fahrzeugnutzers befindlichen Mobiltelefonen oder bereits in dem Fahrzeug fest installierten Telematikmodulen, die in das Mautsystem integriert werden. Hierzu ist ein Mauterweiterungsmodul vorgesehen, das zusammen mit dem Mobiltelefon oder dem Telematikmodul das herkömmliche Fahrzeuggerät (OBU) ersetzt. Es findet eine komplementäre und kostenoptimierte Funktionsaufteilung zwischen dem Mobiltelefon/Telematikmodul und dem Mauterweiterungsmodul statt. Das Mobiltelefon oder das Telematikmodul weist ein erstes Teilprogramm zur Verarbeitung der für die Bestimmung der Mautgebühr relevanten Daten und/oder zur Ermittlung der Mautgebühr auf, und ermöglicht die Interaktion mit dem Benutzer. Das Mauterweiterungsmodul weist ein zweites Teilprogramm zur Verarbeitung von mautrelevanten Daten auf, das sicherheits- und zeitkritische Funktionen gegenüber dem Mobiltelefon/Telematikmodul in einer geschützten Umgebung zur Verfügung stellt, sowie Schnittstellen, über die ein gängiges Mobiltelefon/Telematikmodul zum heutigen Stand der Technik nicht verfügt. Das Mauterweiterungsmodul ermöglicht somit eine sichere Mauterfassung bzw. Berechnung der Mautgebühr, die stets gemeinsam mit einem weiteren Teilprogramm des Mobiltelefons bzw. des Telematikmoduls durchgeführt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Mauterweiterungsmodul mit einem DSRC-Modul verbunden, so dass eine Kommunikation mit einer Mautkontrollstelle gewährleistet ist. Die Mautkontrollstelle ist ein Zwischenkontrollpunkt, der von einem Infrastrukturbetreiber in bestimmten Abständen entlang der Wegstrecke oder als mobile Kontrolle in Fahrzeugen eingerichtet ist. Das DSRC-Modul (DedicatedShort-Range-Communication-Modul) kann über eine Schnittstelle, bspw. via Mikrowelle, mit der Mautkontrollstelle kommunizieren. Durch eine entsprechende Kommunikation zwischen dem DSRC-Modul und der Mautkontrollstelle kann nachvollzogen werden, ob die Vorrichtung zur Mauterhebung im Fahrzeug funktionsfähig ist, korrekte Daten verwendet und welche Abschnitte oder Längen der Wegstrecke von der aus dem Mobiltelefon und dem Mauterweiterungsmodul gebildeten Verarbeitungseinheit befahren wurden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Mauterweiterungsmodul ein Kommunikationsprotokoll auf, mittels dessen Aufrufe und Ergebnisse zeit- und sicherheitskritischer Funktionen, Kontrollparameter und/oder Ortsdatenkorrekturen und/oder Identifikationen von Mautkontrollstellen von dem Mautprogramm an das Hilfsprogramm oder vice versa einerseits und von dem Hilfsprogramm zu einem Kontrollprogramm des DSRC-Moduls oder vice versa andererseits kryptographisch gesichert übertragen werden. Das Mauterweiterungsmodul bildet somit einen Kommunikationsvermittler zwischen dem Mobiltelefon/Telematikmodul und dem DSRC-Modul, wobei durch Identifizierungs- und/oder Authentifizierungmaßnahmen dafür gesorgt wird, dass eine sichere und korrekte Mautabrechnung erfolgt. Das Mauterweiterungsmodul bildet somit eine Brücke zwischen einer offenen Baueinheit (Mobiltelefon, Telematikmodul) und einer proprietären Baueinheit (DSRC).
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Mauterweiterungsmodul fest in dem Fahrzeug integriert angeordnet. Es weist eine erste Schnittstelle zur Verbindung mit dem Mobiltelefon und eine zweite Schnittstelle zur Verbindung mit dem DSRC-Modul auf. Das Mauterweiterungsmodul kann einen Mikrocontroller aufweisen, der mit dem installierten Hilfsprogramm im Wesentlichen Kontroll- und Sicherungsfunktionen übernimmt. Das Hauptprogramm befindet sich in dem Mobiltelefon, dessen GPS- oder sonstige Ortungseinheit überdies zur Ortsbestimmung des Fahrzeuges genutzt werden kann. Es werden somit mautsystemproprietäre Ressourcen weitestgehend reduziert, wobei ohnehin vorhandene Rechenressourcen des Mobiltelefons für das Mautsystem genutzt werden. Hierzu kann das Mautprogramm bspw. als Applikation des Mautbetreibers auf das Mobiltelefon geladen werden. Dadurch, dass das Mauterweiterungsmodul fest in dem Fahrzeug installiert ist und das Mauterweiterungsmodul Mittel zur Prüfung der Integrität und/oder Authentizität von Daten aufweist, ist das erfindungsgemäße Mautsystem vor Manipulationen geschützt.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mautsystems,
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2 ein Blockschaltbild eines Mauterweiterungsmoduls des Systems,
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3 ein Blockschaltbild eines Mobiltelefons des Systems,
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4 eine schematische Darstellung eines Teils eines Kommunikationsvorganges bei einer Thick-Client-Anwendung und
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5 eine schematische Darstellung eines Teils eines Kommunikationsvorganges bei einer Thin-Client-Anwendung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erheben von einer Fahrzeugmaut auf Verkehrswegen weist im Wesentlichen eine Verarbeitungseinheit 1 auf, die aus einem Mobiltelefon 2 und einem Mauterweiterungsmodul 3 besteht.
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Das Mauterweiterungsmodul 3 ist in einem Fahrzeug 4 eingebaut und weist zwei Schnittstellen auf. Eine erste Schnittstelle 5 dient zur Verbindung des Mauterweiterungsmoduls 3 mit dem Mobiltelefon 2. Diese erste Schnittstelle 5 kann bspw. eine Funkschnittstelle, z. B. Bluetooth oder eine leitungsgebundene Schnittstelle, z. B. USB sein.
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Eine zweite Schnittstelle 6 dient zur Verbindung des Mauterweiterungsmoduls 3 mit einem DSRC-Modul 7, das ebenfalls in dem Fahrzeug 4 installiert ist. Die zweite Schnittstelle 6 kann leitungsgebunden sein, bspw. zur Verbindung mit einem Feldbus, insbesondere CAN-Bus.
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Bspw. kann das Mauterweiterungsmodul 3 über eine dritte Schnittstelle 8, die als ein Feldbus, insbesondere CAN-Bus ausgebildet ist, mit einem Tachometer 9 verbunden sein.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Infrastruktur basiertes Mautsystem, wobei das DSRC-Modul 7 über einen Funkkanal 10, bspw. via Mikrowelle 20 mit in bestimmten Abständen entlang der mautpflichtigen Wegstrecke angeordneten Mautkontrollstellen oder mobilen Kontrollen 11 kommuniziert. Die Mautkontrollstellen 11 sind von den Mautsystembetreibern installiert. Die Erfassung der kontrollrelevanten Parameter der Mauterhebungsvorrichtung im Fahrzeug 4 erfolgt somit durch Kommunikation zwischen dem Mobiltelefon 2 unter Vermittlung des Mauterweiterungsmoduls 3 mit dem DSRC-Modul 7. Die Berechnung der für eine Mautgebühr relevanten Daten 12 erfolgt zum einen mittels eines in dem Mobiltelefon 2 implementierten ersten Teilprogramms 15 eines Mautprogramms, das als Applikation in den Speicher des Mobiltelefons 2 herunterladbar ist, und zum anderen mittels eines zweiten Teilprogramms 16 des Mautprogramms, wobei das zweite Teilprogramm 16 in dem Mauterweiterungsmodul 3 implementiert ist. Die durch das erste Teilprogramm 15 und durch das zweite Teilprogramm 16 des Mauterweiterungsmoduls 3 berechneten mautrelevanten Daten 12 können über ein Datennetz 13, das bspw. ein UMTS-Netz sein kann, an eine Mautzentrale 14 übermittelt werden. Die Mautzentrale 14 weist eine Recheneinheit mit einem Speicher auf, der eine zentrale Datenbank zum Abspeichern der Mautgebührdaten 12 aufweist. Zusätzlich kann in der Datenbank Kartenmaterial und/oder Tarifdaten gespeichert sein.
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Das in dem Mobiltelefon 2 implementierte erste Teilprogramm 15 dient zur Verarbeitung der für die Bestimmung der Mautgebühr relevanten Daten 12 und/oder zur Ermittlung der Mautgebühr 12. Das Mobiltelefon 2 weist Mittel zur Verarbeiten der Ortsdaten und Tarifdaten auf, so dass die Mautgebühr bzw. der für ihre Erhebung nötige Datensatz 12 bestimmbar ist. Das Mobiltelefon 2 kann auch die Mittel zum Speichern der Tarifdaten bzw. zum Erfassen von Ortsdaten aufweisen. Im letzteren Fall wird eine GPS- oder sonstige Ortungseinheit des Mobiltelefons 2 zum Erfassen der Ortsdaten genutzt.
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Das Mauterweiterungsmodul 3 weist eine Rechnereinheit 21 sowie einen Speicher 22 auf, in dem Mittel zum Identifizieren des Nutzers abgespeichert sind. Die Rechnereinheit 21 kann bspw. als ein Mikro-Controller ausgebildet sein, in dem ein zweites Teilprogramm 16 implementiert ist. Das zweite Teilprogramm 16 dient zur Ermittlung, Bereitstellung und Verarbeitung von Hilfsdaten, die für den Ablauf des ersten Teilprogramms 15 erforderlich sind. Insbesondere ist es dabei nicht den Laufzeitunsicherheiten eines Programms auf einem Mobiltelefon unterworfen, sondern kann diese kompensieren, da es auf einer eigenen Hardware 3 läuft. Ferner weist das Mauterweiterungsmodul 3 Mittel zur Absicherung von Daten und Verbindungen auf, wobei hierzu eine Chipkarte oder ein Sicherheitsmodul verwendet wird.
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Insbesondere ist das zweite Teilprogramm 16 dazu geeignet, die in dem ersten Teilprogramm 15 verarbeiteten Daten zu verifizieren und kryptographisch zu schützen.
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Ferner weist das Mauterweiterungsmodul 3 ein kryptographisch gesichertes Kommunikationsprotokoll 17 auf, mittels dessen Daten zwischen dem ersten Teilprogramm 15 des Mobiltelefons 2 und dem zweiten Teilprogramm 16 des Mauterweiterungsmoduls 3 ausgetauscht werden können.
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Das Kommunikationsprotokoll 17 ist derart ausgebildet, dass Aufrufe und Ergebnisse zeit- und sicherheitskritischer Funktionen, Kontrollparameter und/oder Ortsdatenkorrekturen und/oder Identifikationen von Mautkontrollstellen 11 von dem ersten Teilprogramm 15 zu dem zweiten Teilprogramm 16 oder vice versa einerseits und/oder von dem zweiten Teilprogramm 16 zu einem Programm des DSRC-Moduls 7 oder vice versa anderseits übertragen werden. In 4 ist schematisch ein Kontrollvorgang für einen Thick-Client (z. B. Toll-Collect-System) dargestellt. Hierbei wird während der Fahrt auf einer mautpflichtigen Wegstrecke eine Mautkontrollstelle 11 identifiziert und eine für die Wegstrecke fällige Mautgebühr 12 berechnet. Hierzu generiert das erste Teiltprogramm 15 einen Erhebungsnachweis K1, der die korrekte Verarbeitung bestätigt. Das erste Teilprogramm 15 sorgt dafür, dass der Erhebungsnachweis K1 bzw. die Parameter des Erhebungsnachweises K1 in einem geeigneten Übergabeformat bzw. Nachrichtenformat an das Mauterweiterungsmodul 3 gesendet werden. Das Mauterweiterungsmodul 3 weist Mittel zur Prüfung der Integrität und/oder Authentizität des Erhebungsnachweises K1 auf. Insbesondere mittels einer Signatur. Der Erhebungsnachweis K1 wird in dem Mauterweiterungsmodul 3 gesichert. In einem nächsten Schritt wird der vorzugsweise signierte Erhebungsnachweis K2 über die zweite Schnittstelle 6 an das DSRC-Modul 7 übergeben. Passiert das Fahrzeug die nächste Mautkontrollstelle 11 auf der Wegstrecke, erreicht eine Kontrollaufforderung K3 das DSRC-Modul 7 von der Mautkontrollstelle 11. Das DSRC-Modul 7 kommuniziert nun mit der Mautkontrollstelle 11, wobei der Erhebungsnachweis K2 an die Mautkontrollstelle 11 übertragen wird. Die Mautkontrollstelle 11 kann ein Überprüfungsprogramm aufweisen. Weitere Transaktionsschritte erfolgen mittels des Mauterweiterungsmoduls 3 als Vermittler zwischen dem DSRC-Modul 7 und dem Mobiltelefon 2.
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In 5 ist ein Auszug einer Abfrage für einen Thin-Client angegeben. Die Mautkontrollstelle 11 sendet in diesem Fall eine Statusanfrage F1 an das DSRC-Modul 7. Diese Statusanfrage F1 wird über die zweite Schnittstelle 6 an das Mauterweiterungsmodul 3 übergeben, in dem mittels des zweiten Teilprogramms 16 die Integrität und Authentizität der Nachricht überprüft wird, F2. Sie wird dann dekodiert und erzeugt dann eine Antwortnachricht F3, nachdem aktuelle Betriebsparameter F4 von dem ersten Teilprogramm 15 des Mobiltelefons 2 zur Verfügung gestellt worden sind. Diese Antwortnachricht F3 wird vorzugsweise mittels der Chipkarte oder dem Sicherheitsmodul gesichert und dann dem DSRC-Modul 7 als gesicherte Antwortnachricht F5 übergeben, von wo aus sie an die Mautkontrollstelle 11 übertragen wird.
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Es ist ersichtlich, dass das Mauterweiterungsmodul 3 keine offenen Schnittstellen nach außen hat. Es weist lediglich die Schnittstellen 5, 6 und ggf. 8 auf. Darüber hinaus kann das Mauterweiterungsmodul 3 einen Kartenleser 18 für die Chipkarte aufweisen.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung auch als ein rein auf GNSS (Global Navigation Satellite System) basiertes System ausgebildet sein, wobei über die GPS-Einheit (Global Positioning System) des Mobiltelefons 2 die aktuellen Ortsdaten des Fahrzeuges ermittelt werden.
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Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist keine Mautkontrollstelle 11 bzw. ein DSRC-Modul 7 erforderlich.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann statt des Mobiltelefons 2 auch ein Telematikmodul eingesetzt werden, das in einer Vielzahl von Fahrzeugen bereits verbaut ist. Das Telematikmodul weist eine GPS- oder sonstige Ortungseinheit zur Bereitstellung einer Navigations- bzw. Positionierungsfunktion, eine (Daten-)Telefonschnittstelle sowie weitere für den Nutzer des Fahrzeuges nutzbare Funktionen auf. Das Telematikmodul kann mit einem Mautprogramm versehen sein, so dass der Nutzer neben der Navigationsfunktion und der Telefonfunktion auch eine Mautfunktion auswählen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- AT 507031 B1 [0002]
- DE 202004004379 U1 [0003]
