DE4427392A1 - Road use charge levying apparatus - Google Patents

Road use charge levying apparatus

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Abstract

The road use charge levying apparatus includes a satellite positioning system which precisely determines the vehicle position. The vehicle has an associated receiver. A smart card reader for credit cards is arranged in the vehicle. A transmitter and receiver arranged in the vehicle connect the smart card reader to stations of a mobile radio network. A stationary computer is connected to the positioning system and to the mobile radio network. The computer calculates the charges at regular intervals according to distances covered by the vehicle as detected by the positioning system.

Description

Es ist bekannt, Straßennutzungsgebühren durch personalbesetzte Mautstationen oder durch über die Straße ragende Brücken zu erheben. Bei letzteren werden die Gebühren automatisch durch an den Brücken befindlichen Sensoren oder Sender erfaßt. In beiden Fällen ist ein erheblicher technischer und personeller Aufwand auf den Straßen, insbesondere an den Autobahnen erforderlich.It is known to pass through road user charges staffed toll stations or through the Road bridges to rise. With the latter the fees automatically by those located on the bridges Sensors or transmitters are detected. In both cases there is an considerable technical and personnel expenditure on the Roads, especially on the highways.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Erheben von Straßennutzungsgebühren zu schaffen, die selbständig arbeitet und keine Stationen oder technischen Konstruktionen an den Straßen erfordert.The object of the invention is a device for Charging road tolls to create the works independently and no stations or technical Constructions on the roads required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durchThis object is achieved by

  • - ein Ortungssystem, das insbesondere über Satellit in kurzen zeitlichen Abständen die jeweilige genaue Position eines Fahrzeugs ermittelt, wobei das Fahrzeug hierfür einen Empfänger besitzt, - a positioning system, which in particular via satellite the respective exact short intervals Position of a vehicle determined, the vehicle has a recipient for this,  
  • - eine im Fahrzeug angeordnete Schreib- und Leseeinrichtung für Kreditkarten,- A writing and arranged in the vehicle Credit card reader,
  • - eine über Funk von Kreditinstituten nachladbare Kreditkarte,- a reloadable by radio from credit institutions Credit card,
  • - einen im Fahrzeug angeordneten Sender und Empfänger, der die Kreditkarten-, Schreib- und Leseeinrichtung mit Stationen eines Mobilfunknetzes verbindet unda transmitter and receiver arranged in the vehicle, with the credit card, writing and reading device Connects stations of a cellular network and
  • - einen stationären Rechner (Computer), der mit dem Ortungssystem und mit dem Mobilfunknetz verbunden ist und entsprechend den vom Fahrzeug auf gebührenpflichtigen Straßen zurückgelegten, vom Ortungssystem ermittelten Strecken, die Gebühren in regelmäßig zeitlichen Abständen berechnet.- A stationary computer (computer) with the Location system and is connected to the mobile network and according to that of the vehicle toll roads, from Location system determined routes, the fees calculated at regular intervals.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Rechner die Gebühren über das Mobilfunknetz von der im Fahrzeug befindlichen Kreditkarte abbucht. Auch ist es von Vorteil, wenn das im Fahrzeug befindliche Ortungssystem die jeweilige Position des Fahrzeugs dem Fahrzeugführer angibt.It is particularly advantageous here if the computer the charges over the cellular network from those in the vehicle debited credit card. It is also from Advantage if the location system in the vehicle the respective position of the vehicle to the driver indicates.

Die Einrichtung und das Verfahren zur Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren mittels Mobilfunk- und Satellitenfunknetz wird durch die Kombination von insgesamt fünf Systemkomponenten zu einem Gesamtsystem ermöglicht:The establishment and procedure for collecting Road user charges using cellular and Satellite radio network is through the combination of a total of five system components to form an overall system enables:

  • 1) Die stationäre Infrastruktur eines Mobilfunknetzes (PLMN, Public Land Mobile Network). 1) The stationary infrastructure of a cellular network (PLMN, Public Land Mobile Network).  
  • 2) Die globale, quasistationäre Infrastruktur des GPS (Global Positioning System).2) The global, quasi-stationary infrastructure of the GPS (Global Positioning System).
  • 3) Das mobile System mit Sende- und Empfangseinrichtung für die Infrastrukturen und einem Navigationsrechner (Board-Computer) unter Anwendung von "Delta-GPS" (höher auflösendes GPS, geeignet für zivile Anwendungen).3) The mobile system with transmitting and receiving device for the infrastructures and a navigation computer (Board computer) using "Delta-GPS" (higher resolution GPS, suitable for civilian Applications).
  • 4) Die steckbare, mobile Smart Card Schreib- und Leseeinrichtung für Electronic Banking (PCMCIA Smart Card Reader) mit PIN PAD (Eingabefeld für die persönliche Geheimnummer) und Fahrtenschreiber für "offline"-Gebührenermittlung.4) The pluggable, mobile smart card writing and Reading device for electronic banking (PCMCIA Smart Card Reader) with PIN PAD (input field for the personal PIN) and tachograph for "offline" pricing.
  • 5) Die Teilnehmerkarte, eine mulitfunktionale Chip-Karte (Smart Card) mit nachladbarer Börse.5) The participant card, a multi-functional chip card (Smart Card) with rechargeable wallet.
ErläuterungenExplanations Zu 1. MobilfunknetzTo 1st cellular network

Die stationäre Infrastruktur bildet ein Mobilfunknetz, welches für ein Fahrzeug (Teilnehmer) die Kommunikationsinfrastruktur mit den verteilten Sende- und Empfangseinrichtungen bereitstellt. Die Kommunikation der Transaktionen zum Gebührencenter (Straßenbenutzungsgebühren) erfolgt in der Regel aktiv vom Mobilsystem des Teilnehmers. Sie erfolgt zwangsläufig, wenn der Teilnehmer unautorisiert eine gebührenpflichtige Fahrspur benutzt oder wenn der Teilnehmer eine Nachladefunktion seiner elektronischen Geldbörse (Smart Card) auslöst. Ein Kontrollruf vom Netzwerk zum Teilnehmer zur Überprüfung der Teilnehmeridentität und den GPS-Positionsdaten erfolgt nur in Ausnahmefällen (ggf. den Regelungen für die elektronische Gebührenerhebung unterworfen).The stationary infrastructure forms a cellular network, which for a vehicle (participant) the Communication infrastructure with the distributed broadcast and Provides reception facilities. The communication of the Transactions to the fee center (Road usage fees) are usually active from the subscriber's mobile system. It is done inevitably if the subscriber unauthorized one used lane or if the Participant a reload function of his electronic Wallet (smart card) triggers. A control call from Network to the participant to check the Participant identity and the GPS position data  only in exceptional cases (possibly the regulations for the subject to electronic fee collection).

Zu 2. Global Positioning System GPSTo 2. Global Positioning System GPS

Das weltweite GPS liefert die Daten zur Positionsbestimmung in der heute üblichen Form für Anwendungen in privaten oder öffentlichen Navigationssystemen. Der Navigationsrechner mit seiner Empfangseinrichtung für Mobile Systeme nutzt die GPS- Informationen und bestimmt die Position des Teilnehmers.The worldwide GPS provides the data for Position determination in the usual form for today Applications in private or public Navigation systems. The navigation computer with its Receiving device for mobile systems uses the GPS Information and determines the position of the participant.

Zu 3. Navigations- und Board ComputerTo 3. Navigation and board computers

Der zur Teilnahme im System zugelassene Navigations- und Board-Computer liefert fortlaufend über die GPS-Daten die Position des mobilen Teilnehmers. Das bekannte Delta-GPS Verfahren ermittelt genügend genaue Angaben seiner Position zur Anwendung im Gesamtsystem. Mittels den im Board-Computer gespeicherten Karten (Dateien) für die gebührenpflichtigen Streckenführungen wird die tatsächliche Route des Teilnehmers verglichen. Es ist auf diese Weise immer erkennbar, ob ein Teilnehmer eine gebührenpflichtige Route in Anspruch genommen hat, wie der Verlauf dieser Route war, und wann er sie verlassen hat. Die Gebührenermittlung erfolgt entweder im Board-Computer und/oder im steckbaren Smart Card Reader mit geschützten, nicht manipulierbaren Programmen und Dateien zur Gebührenermittlung. Diese Gebührenermittlungsprogramme haben Plausibilitätsfunktionen für die Feststellung des Routenverlaufs, so daß auch bei schwankenden Empfangsbedingungen im GPS-Teil (z. B. in Tunneln) eine Route "plausibel" und mit ausreichender Zuverlässigkeit ermittelt werden kann. Die Abbuchung der Gebühren erfolgt mittels der Lese-/Schreibeinrichtung des Smart Card Readers, der im Boardrechner gesteckt ist und eine Teilnehmerkarte mit geladener Börse enthält, von der abgebucht werden kann.The navigation and Board computer provides the GPS data continuously Position of the mobile subscriber. The well-known delta GPS The procedure determines sufficient details of its Position for use in the overall system. By means of the Board computer stored maps (files) for that route routes subject to charges will be the actual participant's route compared. It is open this way always recognizable whether a participant has a toll route, such as the course of this route was and when he left it Has. Fees are determined either in Board computer and / or in the pluggable smart card reader with protected, non-manipulable programs and Fee calculation files. These Have pricing programs Plausibility functions for the determination of the Route course, so that even with fluctuating Reception conditions in the GPS section (e.g. in tunnels)  Route "plausible" and with sufficient reliability can be determined. The debiting of the fees is carried out by means of the Smart read / write device Card reader, which is inserted in the board computer and one Includes participant card with loaded wallet, from the can be debited.

Wird eine gebührenpflichtige Route ohne (eine mit Mindestbetrag) "geladene" Teilnehmerkarte benutzt, werden durch den eingetretenen Status "unautorisierte Benutzung" Zwangsmeldungen mit Positionsangaben über das Mobilfunknetz an das Gebührencenter abgesetzt.If a route is chargeable without (one with Minimum amount) "loaded" participant card are used due to the status "unauthorized use" Compulsory reports with position information about the Cellular network sold to the fee center.

Im Falle von Fehlfunktionen diagnostizieren das Gesamtsystem und das lokale Boardsystem den jeweiligen Status und geben Warnungen bei unautorisierter Benutzung einer gebührenpflichtigen Strecke.In case of malfunctions diagnose that Overall system and the local board system the respective Status and give warnings of unauthorized use a toll route.

Zu 4. Smart Card Reader4. Smart Card Reader

Die steckbare Smart Card Lese- und Schreibeinrichtung (Smart Card Reader) beinhaltet alle Funktionen zur Identifikation und Autorisierung zwecks Zugang zum Gesamtsystem. Gebühren werden auf der Basis GPS-Daten ermittelt und nach Plausibilitätskontrolle von der Teilnehmer Debit-Karte abgebucht. Ist ein Debit nicht ausreichend (Minimum), so wird die Nachricht zum Nach füllen der Börse der Teilnehmerkarte automatisch generiert. Nach Eingabe der PIN wird über die Kommunikation mit dem Service Provider ein "Nachfüllen" der Börse ermöglicht. Der Smart Card Reader verfügt über ein Eingabefeld, PINPAD, zur Eingabe der PIN. The pluggable smart card reading and writing device (Smart Card Reader) includes all functions for Identification and authorization for access to the Overall system. Fees are based on GPS data determined and after plausibility check by the Participant debit card debited. Ain't a debit sufficient (minimum), the message becomes After filling the wallet of the participant card automatically generated. After entering the PIN, the Communication with the service provider a "refill" the stock exchange. The Smart Card Reader has an input field, PINPAD, for entering the PIN.  

Die abgelaufenen Buchungsdaten werden im steckbaren smart Card Reader in der Art eines Gebührenkontos gespeichert. Die Buchungsdaten können nach Identifikation durch die Teilnehmerkarte und PIN angezeigt werden, oder auch durch die Entnahme des Kartenlesers einschließlich der Teilnehmerkarte und durch Stecken in einem beliebigen Computer nach PIN-Eingabe und Prüfung der Autorisierung ausgelesen und weiterverarbeitet werden.The expired booking data is stored in the pluggable smart Card reader saved in the manner of a fee account. After identification by the Participant card and PIN are displayed, or also by removing the card reader including the Participant card and by plugging in any Computer after entering the PIN and checking the authorization can be read out and processed.

Zu 5. TeilnehmerkarteFor 5th participant card

Die Teilnehmerkarte ist eine Chip-Karte (Debit-Karte) mit multifunktionalem Chip, wie er als nachladbare "Elektronische Börse" für den Bereich Handel und Banken eingeführt werden wird.The participant card is a chip card (debit card) with a multifunctional chip like the one that can be reloaded "Electronic stock exchange" for the retail and banking sector will be introduced.

Neu an dem Verfahren zur GebührenerhebungNew to the fee collection process

Mit Ausnahme des Mobilfunknetzes kommt das beschriebene Verfahren völlig ohne stationäre Einrichtungen oder Infrastrukturen längs der gebührenpflichtigen Streckenführung aus. Neu an dem Verfahren ist, daß die Erhebung von gebührenrelevanten Daten ausschließlich in der mobilen, "intelligenten" und zugelassenen Teilnehmereinrichtung erfolgen kann und daß eine multifunktionale Chipkarte als Teilnehmerkarte in der Art einer über Mobilfunk nachladbaren elektronischen Börse zur Abrechnung und Bezahlung von Straßenbenutzungsgebühren herangezogen wird.With the exception of the mobile phone network, this is described Procedure completely without stationary facilities or Infrastructures along the fee-based Route. What is new about the process is that the Collection of fee-relevant data only in the mobile, "intelligent" and approved Subscriber setup can be done and that a multifunctional chip card as participant card in the Kind of an electronic rechargeable via mobile radio Exchange for the settlement and payment of Road user fees are used.

Neu ist ebenfalls auch, daß die Aufzeichnung aller abrechnungsrelevanten Daten, wie gefahrene Kilometer, Benutzungsgebühr, Routenverlauf, Abbuchung und Datum zur persönlichen Kontrolle in dem steckbaren Kartenleser mit Speichereinrichtung erfolgt. Die aufgelaufenen Daten können jeweils vor dem Aufladen einer Geldbörse zwecks Kontrolle und Erstellen von Abrechnungsbelegen für die Teilnehmer durch den Service Provider an das Netz übertragen werden und im Zwischenspeicher des Teilnehmers gelöscht werden, je nachdem wie es gesetzliche Regelungen erforderlich machen können.Another new feature is the recording of all billing-relevant data, such as kilometers driven, User fee, route history, debit and date for personal control in the plug-in card reader  done with storage device. The accumulated data can each before charging a purse Control and creation of accounting documents for the Participants through the service provider to the network are transferred and in the participant's buffer be deleted depending on how it's legal May make regulations necessary.

Durch die Art und Weise der dezentralen Buchung von Gebühren auf der dezentralen Debit-Karte wird die Belastung des Mobilfunknetzes auf ein Minimum reduziert und das vorgeschlagene Verfahren durch ein beherrschbares Verkehrsaufkommen erst technisch möglich, und von den Betriebskosten durch die Airtime für den Teilnehmer rechenbar.Due to the way of decentralized booking of The fees on the decentralized debit card will be the Load on the mobile network reduced to a minimum and the proposed method by a controllable traffic volume only technically possible, and of the operating costs through the airtime for the Participants calculable.

Lediglich beim Nachladen, bei unautorisierter Benutzung oder bei Störung werden Verbindungen mit dem Netz erforderlich.Only when reloading, with unauthorized use or in the event of a fault, connections to the network required.

Gleichzeitig kann die Teilnehmereinrichtung für zusätzliche Anwendungen als Navigationshilfe eingesetzt werden. Verkehrsinformationen des Service Provider bieten dann Dienstleistungen wie zum Beispiel begleitende Verkehrslenkung durch individuelle Routenempfehlungen über das Mobilfunknetz.At the same time, the subscriber facility for additional applications used as a navigation aid will. Service provider traffic information then offer services such as accompanying traffic control through individual Route recommendations via the mobile network.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Erheben von Straßennutzungsgebühren gekennzeichnet durch
  • - ein Ortungssystem, das insbesondere über Satellit in kurzen zeitlichen Abständen die jeweilige genaue Position eines Fahrzeugs ermittelt, wobei das Fahrzeug hierfür einen Empfänger besitzt,
  • - eine im Fahrzeug angeordnete Schreib- und Leseeinrichtung für Kreditkarten,
  • - eine über Funk von Kreditinstituten nachladbare Kreditkarte,
  • - einen im Fahrzeug angeordneten Sender und Empfänger, der die Kreditkarten-, Schreib- und Leseeinrichtung mit Stationen eines Mobilfunknetzes verbindet und
  • - einen stationären Rechner (Computer), der mit dem Ortungssystem und mit dem Mobilfunknetz verbunden ist und entsprechend den vom Fahrzeug auf gebührenpflichtigen Straßen zurückgelegten, vom Ortungssystem ermittelten Strecken, die Gebühren in regelmäßig zeitlichen Abständen berechnet.
1. Facility for collecting road user charges characterized by
  • a location system which determines the respective exact position of a vehicle, in particular via satellite, at short time intervals, the vehicle having a receiver for this,
  • a writing and reading device for credit cards arranged in the vehicle,
  • - a credit card that can be recharged by radio from credit institutions,
  • - A transmitter and receiver arranged in the vehicle, which connects the credit card, write and read device with stations of a mobile radio network and
  • - A stationary computer (computer) which is connected to the location system and to the mobile radio network and which calculates the fees at regular intervals in accordance with the routes covered by the vehicle on toll roads and determined by the location system.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner die Gebühren über das Mobilfunknetz von der im Fahrzeug befindlichen Kreditkarte abbucht.2. Device according to claim 1, characterized characterized in that the calculator Charges over the cellular network from those in the vehicle debited credit card. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Fahrzeug befindliche Ortungssystem die jeweilige Position des Fahrzeugs dem Fahrzeugführer angibt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the Vehicle location system the respective position of the vehicle to the driver. 4. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über das Mobilfunknetz Verkehrsinformationen und Routenempfehlungen an den Fahrzeugführer gebbar sind.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that about the cellular network traffic information and Route recommendations can be given to the vehicle driver. 5. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Fahrzeug angeordnete Schreib- und Leseeinrichtung für Kreditkarten lösbar steckbar befestigt ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the writing and reading device arranged in the vehicle is detachably pluggable for credit cards.
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