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Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur
Lokalisierung eines Transponders, der sich entlang einer Strecke
einer gewissen Breite bewegt.
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Ein solches System ist insbesondere für eine
Einrichtung zur drahtlosen Abbuchung von Mautgebühren auf
mehrspurigen Autobahnen bestimmt, das auch ein System zur
automatischen Identifizierung von die Gebühr hinterziehenden
Fahrzeugen enthält, indem Bilder der Kennzeichen dieser
Fahrzeuge aufgenommen werden.
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In solchen Einrichtungen zur drahtlosen Abbuchung von
Gebühren besitzen die das Autostraßennetz befahrenden
Fahrzeuge je einen Transponder, der im allgemeinen hinter der
Windschutzscheibe angeordnet ist und mit Funkstationen in
Verbindung treten kann, die an einer Brücke über die Straße
in einem mautpflichtigen Abschnitt montiert ist. Jeder
Transponder kann eine vorbezahlte Geldkarte enthalten, deren
Guthaben vom Transponder beim Durchfahren der Brücke infolge
einer Transaktion zwischen dem Transponder und einer an die
Funkstationen angeschlossenen Verwaltungszentrale belastet
wird.
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Um nicht-zahlende Fahrzeuge zu erkennen,
beispielsweise solche, die keinen Transponder besitzen, oder bei
denen das noch vorhandene Guthaben auf der vorbezahlten
Geldkarte unzureichend ist, muß jeder Transponder beim
Vorbeifahren unter der Brücke ziemlich genau lokalisiert
werden, um ihn einem bestimmten Fahrzeug zuordnen zu können.
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Die Druckschrift EP 0 627 T18 A1 zeigt die Merkmale
des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Aus dieser Druckschrift
ist bekannt, in Phase gespeiste Richtantennen zu verwenden.
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Ziel der Erfindung ist es, ein System zur
Lokalisierung eines Transponders, der unter einer Brücke einer
Mautstation hindurchfährt, in Querrichtung zu lokalisieren, also
seine Lage bezüglich eines Rands der Fahrbahn zu bestimmen.
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Hierzu ist Gegenstand der Erfindung ein System zur
Lokalisierung eines Transponders, der sich entlang einer
Fahrbahn mit einer bestimmten Länge bewegt,
dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist:
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- eine Gruppe von Funkstationen, die je mit diesem
Transponder in Funkverbindung treten können, wenn dieser sich in
der Kommunikationszone einer betrachteten Funkstation
befindet, wobei die Kommunikationszonen eine Breite besitzen, die
kleiner als die Breite der Fahrbahn ist, und wobei diese
Funkstationen entlang einer Geraden quer zur Fahrbahn so
verteilt sind, daß die Kommunikationszonen der Funkstationen
sich paarweise überlappen und gemeinsam die ganze Breite der
Fahrbahn überdecken,
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- und mit einem Steuermittel, das· Steuermittel, das
zyklisch auf die Funkstationen einwirkt, damit diese Signale
aussenden, um eine Nachrichtenverbindung zwischen den
Stationen und dem Transponder während der Durchfahrt des
letzteren durch mindestens eine der Kommunikationszonen der
Funkstationen aufzubauen, das die Funkstation oder die
Funkstationen ermittelt, die die Nachrichtenverbindung mit
dem Transponder aufgebaut hat beziehungsweise haben, und das
die ermittelte Station oder die ermittelten Stationen einem
bestimmten Bereich der Breite der Fahrbahn zuordnet, wodurch
eine Angabe über die Lage des Transponders in Querrichtung
auf der Fahrbahn erhalten wird, wobei die Steuermittel die
Funkstationen gemäß einer solchen Folgeordnung aktivieren,
daß zwei benachbarte Funkstationen nicht gemeinsam senden.
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Man erkennt also, daß dieses Lokalisierungssystem
besonders einfach zu realisieren ist. Es verwendet nur die
ohnehin für die drahtlose Abbuchung der Mautgebühr bereits
vorhandenen Funkstationen. Das System ist umso genauer, je
größer die Zahl von verwendeten Funkstationen ist und je
genauer die Kommunikationszonen dieser Funkstationen
lokalisiert sind.
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Dieses Lokalisierungssystem wird nun anhand der
Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt sehr schematisch eine Einrichtung zur
drahtlosen Abbuchung der Mautgebühr auf einer mehrspurigen
Autobahn, die ein erfindungsgemäßes Lokalisierungssystem
verwendet.
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Fig. 2 zeigt sehr schematisch das Prinzip der
Lokalisierung eines Transponders mithilfe von Funkstationen
gemäß der Erfindung.
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Fig. 3 zeigt die Zuordnung von Breitenabschnitten
der Fahrbahn zu den Stationen.
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Gemäß Fig. 1 enthält eine Einrichtung zur drahtlosen
Abbuchung der Mautgebühr auf mehrspurigen Autobahnen (mit
mehreren parallelen Fährspuren) ein
Hochfrequenz-Nachrichtensystem auf der Basis von Funkstationen B und von
Transpondern T, die drahtlos miteinander kommunizieren können.
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Die Funkstationen B sind an einer Brücke 1 montiert,
die die parallelen Fahrspuren überspannt, auf denen sich die
Fahrzeuge bewegen. Nachfolgend wird nur auf eine Fahrspur
Bezug genommen, um die parallelen Fahrspuren unter der
Brücke 1 zu bezeichnen.
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Jedes die mautpflichtige Autobahn benutzende Fahrzeug
muß mit einem Transponder T ausgerüstet sein, der im
allgemeinen hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs
befestigt ist, wie dies Fig. 1 zeigt.
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Jeder Transponder T enthält einen Sender/Empfänger
und eine Verarbeitungselektronik für eine elektronische
Geldkarte, sodaß vom Guthaben auf der Karte ein bestimmter
Betrag im Anschluß an eine Transaktion zwischen einer an die
sendenden und empfangenden Funkstationen angeschlossenen
Verwaltungszentrale und dem unter der Brücke durchfahrenden
Transponder abgebucht wird.
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Die Einrichtung enthält weiter ein System zur
Bildaufzeichnung mit Kameras 2, die in Fahrtrichtung der
Fahrzeuge vor der Brücke T angeordnet sind, um hier die hinteren
Kennzeichen der Fahrzeuge zu photographieren, die unter der
Brücke hindurchfahren, und um Nichtzahler zu erfassen.
Andere Kameras können vorgesehen sein, um die vorderen
Kennzeichen der Fahrzeuge zu photographieren.
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Detektoren 3 nach dem Infrarot-, dem Laser- oder
einem ähnlichen Prinzip sind an der Brücke 1 montiert, um
die Durchfahrt der Fahrzeuge festzustellen und sie zu
lokalisieren. Insbesondere sind diese Detektoren 3 in mehreren
Reihen von Detektoren (in Fig. 1 drei Reihen) verteilt, die
sich quer zur Fahrbahn erstrecken, was die Lokalisierung der
Fahrzeuge sowohl quer als auch in Längsrichtung der Fahrbahn
erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird das Nachrichtensystem auf der
Basis von Funkstationen B und Transpondern T auch zur
seitlichen Lokalisierung jedes unter der Brücke
hindurchfahrenden Transponders verwendet. Diese seitliche Lokalisierung
ist erforderlich, um einen Transponder einem bestimmten
Fahrzeug zuordnen zu können (das seinerseits mithilfe der
Reihen von Detektoren 3 erfaßt wird), um gegen Fahrzeuge
vorgehen zu können, für die keine Maut bezahlt wird. Ganz
allgemein erfolgt die Erfassung solcher Fahrzeuge mittels
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- Durchführung von Transaktionen mit Transpondern, die
unter der Brücke durchfahren;
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- Lokalisierung der örtlichen und zeitlichen Spur dieser
Transponder;
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- Lokalisierung der örtlichen und zeitlichen Spur der
Fahrzeuge;
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- Zuordnung zwischen den Spuren der Transponder und der
Fahrzeuge;
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- direkte Erfassung der nichtzahlenden Fahrzeuge, die
Transpondern ohne ausreichendes Guthaben zugeordnet sind;
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- getrennte Erfassung der Fahrzeuge, die keinem
Transponder zugeordnet sind.
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Das Lokalisierungssystem in Querrichtung eines
Transponders T oder mehrerer Transponder T, die sich von
vorne der Brücke 1 nähern, nutzt also den Nachrichtenverkehr
zwischen den Funkstationen und dem Transponder
beziehungsweise den Transpondern.
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Insbesondere sind in diesem System die Funkstationen
B in Querrichtung zur Fahrbahn in gleichen gegenseitigen
Abständen angeordnet. Jede Funkstation B hat eine
Kommunikationszone, die im Raum im wesentlichen eiförmig ist und die
am Boden die Form einer Ellipse S hat.
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Fig. 2 zeigt sechs Funkstationen B1 bis H6, die über
die Breite 10 der Fahrbahn 4 verteilt sind. Diese Anzahl der
Funkstationen ist hier als Beispiel zu verstehen. Jede
Station kann mit einem Transponder in Nachrichtenverbindung
treten, der sich in der Kommunikationszone bewegt. Die
Kommunikationszonen der Funkstationen B1 bis B6 sind durch
Ellipsen S1 bis S6 dargestellt. In Fig. 2 sieht man, daß
die Kommunikationszonen der Funkstationen am Boden eine
geringe Breite 1B besitzen, die geringer als die Breite 10
der Fahrbahn 4 ist.
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Die Verteilung der Funkstationen B1 bis B6 quer zur
Fahrbahn 4 ist so gewählt, daß die Kommunikationszonen S1
bis S6 entsprechend den Funkstationen B1 bis B6 sich
paarweise überlappen und gemeinsam die ganze Breite 10 der
Fahrbahn 4 abdecken.
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Man versteht also, daß, wenn eine Transaktion
zwischen der Funkstation B1 und einem Transponder durchgeführt
wird, dieser sich in der Zone S1 befindet. Wenn eine
Nachrichtenverbindung zwischen den beiden Stationen B1 und B2
einerseits und einem Transponder andrerseits hergestellt
wird, befindet sich dieser Transponder im Schnittbereich der
Zonen S1 und S2, also in einer Teilzone, die in Fig. 2 mit
S1/S2 bezeichnet ist. Wenn daher nur eine einzige Station
mit einem Transponder Nachrichten austauscht, befindet sich
dieser Transponder in dem Bereich der Kommunikationszone der
Funkstation, der nicht von einer anderen Kommunikationszone
einer benachbarten Funkstation überlappt wird.
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Es ist also möglich, die Breite 10 der Fahrbahn 4 in
schmale Abschnitte P1, P1/2, P2, ... P6 entsprechend
entweder einer Kommunikationszone einer Funkstation, die nicht
von einer Kommunikationszone einer benachbarten Funkstation
überlappt wird, oder einer Schnittzone von zwei
Kommunikationszonen zweier benachbarter Funkstationen zu unterteilen.
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In dem erfindungsgemäßen System zur Lokalisierung
eines Transponders wirkt ein Steuermittel U, das mit den
Stationen B1 bis 86 verbunden ist, zyklisch auf diese
Stationen ein und veranlaßt sie, Signale auszusenden, um eine
Nachrichtenverbindung mit einem Transponder herzustellen,
der unter der Brücke 1 hindurchfährt, das heißt, der
mindestens eine der Kommunikationszonen S1 bis S6 durchquert. Das
Steuermittel ist so ausgebildet, daß es die Funkstationen
erfassen und identifizieren kann, die die
Nachrichtenverbindung mit dem Transponder hergestellt hat oder haben, und
die erfaßte Station oder die Stationen einem der
nebeneinanderliegenden Bereiche P1 bis P6 der Fahrbahn 4 zuzuordnen.
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Wenn beispielsweise die Funkstationen B4 und B5 eine
Nachrichtenverbindung mit einem Transponder hergestellt
haben, dann befindet sich dieser im Schnittbereich der
Kommunikationszonen S4 und S5, das heißt im Abschnitt P4/5
der Breite der Fahrbahn 4.
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Dieses Steuermittel U kann so programmiert werden,
daß es eine Signatur in Form eines Binärworts bildet, das
ebensoviele Bits enthält, wie nebeneinanderliegende Bereiche
auf der Fahrbahn definiert sind, wobei ein Bit
beispielsweise des Werts 1 in diesem Wort den Bereich angibt, in dem
sich der Transponder befindet.
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Das Steuermittel U ist so ausgebildet, daß zuerst ein
Signal von den Funkstationen B1, B3 und B5 und dann ein
Signal von den Stationen B2, B4 und B6 (oder umgekehrt)
ausgesendet wird, sodaß Interferenzprobleme zwischen
benachbarten Funkstationen vermieden werden. Selbstverständlich
kann diese zeitliche Multiplexierung der Aussendung von den
Funkstationen auch verändert werden.
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Das Steuermittel U kann so ausgebildet sein, daß es
eine Kontrolle der Lage des Transponders durchführt, indem
selektiv die Funkstation oder die beiden Stationen
reaktiviert werden, die eine Nachrichtenverbindung mit dem
Transponder hergestellt haben, indem sie zu einer neuen
Aussendung von Signalen veranlaßt werden.
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Die Stationen B können auch verwendet werden, um die
Lage eines Transponders in Längsrichtung auf der Fahrbahn zu
bestimmen, wenn das Steuermittel U in der Lage ist, die
Signaturen der seitlichen Positionierung zeitlich
festzulegen.