EP0741891A1 - Verfahren und anordnung zur ermittlung von nutzungsgebühren für verkehrswege und/oder verkehrsflächen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur ermittlung von nutzungsgebühren für verkehrswege und/oder verkehrsflächen

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EP0741891A1
EP0741891A1 EP95908871A EP95908871A EP0741891A1 EP 0741891 A1 EP0741891 A1 EP 0741891A1 EP 95908871 A EP95908871 A EP 95908871A EP 95908871 A EP95908871 A EP 95908871A EP 0741891 A1 EP0741891 A1 EP 0741891A1
Authority
EP
European Patent Office
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vehicle
data
transmission system
data transmission
collection points
Prior art date
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EP95908871A
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English (en)
French (fr)
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EP0741891B2 (de
EP0741891B1 (de
Inventor
Reinhold Mertens
Werner Kremer
Uwe Pertz
Roland Mahler
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Telekom Deutschland GmbH
Original Assignee
Deutsche Telekom AG
DeTeMobil Deutsche Telekom Mobilnet GmbH
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Publication date
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Application filed by Deutsche Telekom AG, DeTeMobil Deutsche Telekom Mobilnet GmbH filed Critical Deutsche Telekom AG
Publication of EP0741891A1 publication Critical patent/EP0741891A1/de
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Publication of EP0741891B2 publication Critical patent/EP0741891B2/de
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for determining user charges for traffic routes and / or traffic areas.
  • Position determination of the vehicle with the help of the GPS system (Global Positioning System), with which the position is determined by satellites. This means that only virtual survey points are required, so that there is no need for suitable buildings.
  • the control of the respective debit is based on a combination of beacon system and camera.
  • the security-relevant processes for money transfer take place only locally in the vehicle. Since the charges are only calculated in the vehicle, it is not possible to dynamize the tariffs depending on the traffic. As with the first-mentioned known method, a check is only possible during a limited connection period between the checking vehicle and a fixed station.
  • the object of the present invention is to propose a method for determining usage fees for traffic routes, which works with little effort with regard to stationary facilities and in which a secure transmission of the usage fees determined in each case is possible up to a debit from an account or a credit exchange of the user .
  • This object is achieved according to the invention in that with the aid of a device located in a vehicle, user fees are calculated on the basis of position data and tariff data and are transmitted to a central point via a data transmission system.
  • the method according to the invention has the advantage that basically existing infrastructure, such as the GPS system and digital mobile radio networks, can be used. It is also advantageous in the method according to the invention that there is sufficient time for the transmission of the user fees, so that all measures for securing the transmission are possible. In addition, the collection of fees and monitoring are decoupled from one another in terms of time and location.
  • the method according to the invention can be used not only for roads, but also for other traffic routes, such as air and waterways and rail routes.
  • the method according to the invention can be used to determine charges for driving in certain traffic zones, such as inner city areas.
  • a further development of the method according to the invention is that the user fees calculated in each case are summed up in a memory located in the vehicle and that the transmission to the central office takes place at a predetermined level of the summed up user fees. It is preferably provided that Transfer to the central office, a corresponding credit is stored in the memory, from which the respectively calculated fees are debited.
  • this further development has the advantage that the connection paths in the data transmission system are not continuously occupied - that is, because of penny amounts.
  • the data transmitted to the central office in accordance with this further development does not allow any conclusions to be drawn about details of the route traveled, which is important in the sense of personal data protection.
  • control data are also temporarily stored in the memory, which enable control of the charge calculation, in particular data relating to the vehicle, the route traveled, the date, Mark the time and the tariff applied.
  • This control data can be saved by the user at his discretion until a complaint is necessary. However, they can also be used for controls while driving on the toll road. It is advantageous in the method according to the invention if the memory is a chip card. This is associated with many advantages that result from the chip card as such, for example the storage of a personal identification and the possibility of carrying the chip card with you when the vehicle is not in use, so that in the event of unauthorized use of the vehicle, the user fees are not also borne by the vehicle owner go. It is possible to implant the function for the method according to the invention in a chip card, which is also used for subscriber identification for a mobile radio network.
  • the use of the GPS system for position determination mentioned at the outset basically enables a current position determination, so that the usage fees could be billed, for example, according to the kilometers actually traveled. Often, however, it will be useful to divide the toll roads into individual sections between the survey points.
  • the position data are assigned to positions from predetermined collection points.
  • collection points in the form of beacons or induction loops can also be used in the method according to the invention.
  • the method according to the invention has the advantage over the known methods that at these collection points only the passing vehicles need to be given an identifier of the respective collection point. This can be done in a very short time and regardless of whether a vehicle or several vehicles are in the area of the collection point at the same time and in which lanes the vehicles are located.
  • radio location systems such as the GPS system
  • the positions of the vehicle are continuously determining the position of the vehicle with the aid of the device in the vehicle and comparing it with predetermined positions, each having its own collection point, and in that Correspondence, the respective position is used as the position date for the calculation of the usage fees. It is possible that the positions of the vehicle
  • Collection points are stored in the device located in the vehicle or that positions of collection points are transmitted at regular intervals via the data transmission system or that the positions of collection points are regularly transmitted in a locally restricted area via the data transmission system.
  • tariff data is permanently stored in the vehicle in the device in the form of a database or that the tariff data is transmitted from time to time via the data transmission system and stored in the vehicle device or that via the data transmission system Tariff data for a locally restricted area are regularly transmitted.
  • the charge determination and debiting can advantageously be checked with the monitoring devices connected to the collection points in that the data transmission system informs the vehicle device which collection points monitoring devices are connected downstream that the vehicle device at these collection points contains the control data record
  • control data received by the monitoring device are deleted in accordance with the data obtained by the monitoring device.
  • the fee-based Data storage is then necessary until a clarification and possible initiation of coercive measures by competent bodies.
  • Vehicles that are not equipped with a vehicle device suitable for the method according to the invention and that use the route subject to charges by paying the user fee in advance can also pass through monitoring devices unhindered when using the method according to the invention.
  • control data are also generated when a usage fee for a specific route for a specific motor vehicle registration number is paid at a paying agent, and that the control data are supplied to one or more monitoring devices which are in the area of that route what usage fee was paid for.
  • the transmission of the data to the central point can be secured in that the data transmission is secured by methods known per se for authentication and encryption.
  • the DES method is preferably used for encryption.
  • license plates are encrypted one-way, preferably by a triple DES method.
  • a reliable comparison during monitoring is possible, however, the license plate itself can no longer be calculated from the encrypted code.
  • the key provided for encrypting the license plate is made dynamic.
  • the security module (chip card in the The current key index to be used in the vehicle or security area of the paying agent) is then transmitted via likewise encrypted communication. Additional security contributes if all security-relevant processes in the vehicle equipment are carried out in the chip card and all security-relevant processes in the central office and at the paying agent in secure areas (so-called security box).
  • the data transmission system is a digital mobile radio network, the digital mobile radio network preferably being constructed according to the GSM standard.
  • the vehicle device comprises a digital radio device, a position detection device, a processor, an input and an output unit, wherein preferably a chip card reader / writer is provided.
  • This arrangement has the advantage that practically all components are available in a vehicle-specific design, for example by means of mobile radio networks and position determination systems.
  • a further advantageous arrangement is characterized in that the device located in the vehicle forms a structural unit with a car radio.
  • the antenna can be designed such that it serves both as a receiving antenna for the car radio and as an antenna for mobile radio.
  • a display device (display) of the car radio serves as an output unit.
  • the arrangement can be designed in such a way that a keyboard, preferably set off by infrared transmission, serves as the input unit.
  • Positioning system and a mobile radio network can be made in a simple manner in the method according to the invention in that by actuating a suitable control element, the vehicle device for transmission of the respective position including an identifier that it is an emergency call is initiated by data transmission.
  • This information can then, for example, be forwarded from the central office via a corresponding data line to a police station and displayed there. Notification of technical emergency services is also possible in the same way.
  • anonymity is expediently abandoned and the vehicle registration number is transmitted unencrypted.
  • Fig. 3 is a block diagram of a monitoring device and Fig. 4 is a block diagram of a central device.
  • Fig. 1 shows a toll road 1 with two lanes in each direction.
  • Two virtual survey points 2, 3 are located on the section of road 1 shown in broken lines.
  • Survey point 3 is assigned a monitoring device 4.
  • a vehicle 5 is located at the virtual collection point 3, another vehicle 6 in the area of the monitoring device 4 and a third vehicle 7 is on the route section between the collection points.
  • Data can be transmitted between the vehicles 5, 6, 7 and a central point 11 via a digital mobile radio network 10.
  • the central office can be hierarchically structured in itself and have several decentralized subordinate offices that perform subtasks, for example the communication processing itself.
  • the survey points are each defined by predetermined geographical positions. With the help of the GPS system, not shown, its position in the vehicle is continuously determined and compared with the positions of the survey points. In the case of equality, it is determined that, for example, the vehicle 5 is located in the collection point 3. If the vehicle 5 later reaches the collection point 2, the fee for the route between the collection points 2 and 3 is calculated on the basis of the tariff applicable to this route and usage fees which have already been stored are added. The sum is then saved again.
  • a monitoring device 4 is arranged behind the collection point 3. Since this is the case with the collection point 3, the vehicle device is prompted to send 10 control data to the central point via the digital mobile radio network 11 to send. If a vehicle 6 passes
  • the license plates and possibly the outlines of the vehicle 6 are recorded with the help of video cameras 13, 14, 15, 16 and analyzed with the aid of image processing devices. If the control data match the recorded information, the data transmitted to the central office 11 are deleted. However, if a vehicle 6 is recorded for which there is no correlating control data, a message is sent via an output device 17 so that the unauthorized use can be tracked. How this should be done in detail is outside the scope of the invention and is left to the operator. Further processing of these messages will preferably be done manually.
  • the vehicle device When the usage fees totaled in the vehicle device have reached a predetermined level, the vehicle device establishes a connection to the central office 11 via the mobile radio network 10. In addition to the fact that the specified user fees have been reached, data are transmitted that identify the debit wallet to be debited. The memory in the vehicle device is then reset by the predetermined amount. If it appears advantageous, the central office 11 can also create invoices for the vehicle owner or user and, if necessary, collect the invoice amounts from the user's bank 12.
  • any desired methods for securing and encrypting the transmission can be used. For example, there is sufficient time available to set up a bidirectional connection, so that in the case of errors which cannot be corrected even when error-correcting codes are used, one Repetition of the transfer can take place.
  • the tariff t at a collection point i is determined in the vehicle device by the chip card by means of a set of parameters and a basic unit fee x according to the following
  • the basic unit fee x has the
  • the corresponding units are initially charged locally in the chip card from an intermediate account. Minimum amounts of a few pfennigs do not have to be transferred individually using the complete security procedure of electronic money transfer, but are collected on the chip card.
  • Each debit of charges on the chip card is logged in the form of a control data record in a transaction memory on the chip card. As described above, this data record is required for monitoring and is also used by the cardholder as evidence of possible complaints.
  • FIG. 2 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a vehicle device for carrying out the method according to the invention.
  • a processor 21 is used to control the individual processes, which contains, among other things, a permanent memory 22 for the program and a read / write memory 23 for variable data.
  • a locating device 24 and a transmitting / receiving device 25 for mobile data communication are connected to the processor 21.
  • the transmitting / receiving device 25 can, for example, operate according to the GSM standard and, if appropriate, also be combined with a mobile radio device.
  • a display unit 26, for example an LCD display, and an input unit 27 are connected to the processor 21.
  • the processor 21 is connected to a chip card reader / writer 28, into which a chip card 29 can be inserted, which contains a processor 30, a fixed memory 31 and a data memory 32.
  • the monitoring device shown in FIG. 3 comprises several video cameras 41, which may work in the infrared range, and headlights or infrared headlights 42.
  • the signals generated by the video cameras 41 are fed to an image processing computer 43 with which a license plate recognition is possible.
  • the central station shown in FIG. 4 consists of a processing computer 51 which, in addition to the usual storage devices, includes a security box 52.
  • Transceiver devices 53, 54, 55 are connected to the processing computer 51 for communication with the Mobile network 10, with monitoring devices 4 and with banks 12 (Fig. 1).
  • the procedure for charging fees and monitoring vehicles without a vehicle device is as follows. For the route that is to be used, a user fee is to be paid in advance at a paying agent to be provided for a certain period of time, stating the vehicle registration number. Corresponding control data records are generated in this way. These are fed to the monitoring stations located in the area of the route for which payment was made. As a result, the vehicle is classified as "correctly paid" on this route during the specified period of time when it passes a monitoring device if the data recorded by the monitoring device match the control data record. In this case, the data related to the vehicle will be deleted.

Landscapes

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Description

Verfahren und Anordnung zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und/oder Verkehrsflächen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und/oder Verkehrsflächen.
Zur Erhebung von Nutzungsgebühren (Maut) für Verkehrswege, insbesondere Straßen, sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden. Allgemeine Verbreitung haben bis jetzt jedoch nur Mautstationen gefunden, an denen die Fahrzeuge anhalten und nach Entrichtung der Maut die gebührenpflichtige Straße befahren dürfen. Bei viel befahrenen Straßen führt dieses trotz einer Vielzahl einzelner Zahlstellen zu Staus. Auch Einrichtungen, bei denen man in langsamer Fahrt eine Münze in einen Trichter wirft, bringen nur beschränkt Abhilfe.
Darüberhinaus sind Verfahren zur automatischen Ermittlung und Abbuchung von Nutzungsgebühren bekanntgeworden. Bei dem in NTZ, Band 46 (1993), Heft 4 "Zukünftige automatische Gebührenerf ssung für den Straßenverkehr" beschriebenen Verfahren werden Erhebungsstellen mit Einrichtungen ausgerüstet, bei denen eine Kommunikation zwischen der Erhebungsstelle und dem Fahrzeug stattfindet. Deshalb hat die Überwachung der Zahlung auch unmittelbar beim Passieren der meist als Brücke ausgeführten Erhebungsstelle zu erfolgen. Ferner ist die Kommunikation nur in räumlich begrenzten Zonen möglich, um eine Eindeutigkeit zwischen dem Kommunizierenden und dem mit einer Kamera erfaßten Fahrzeug zu garantieren. Ferner ist es wegen der begrenzten Kommunikationszeiten nicht möglich, die im Bank- und Kreditgewerbe üblichen Sicherheitsverfahren zum elektronischen Geldtransfer anzuwenden. Außerdem müssen alle Fahrzeuge mit kommunikationsfähigen Endgeräten ausgestattet werden, um die Überwachungskameras passieren zu können, ohne aufgenommen und als Nichtzahler betrachtet zu werden.
Ein in VDI Nachrichten vom 20.08.93, Seite 2 bis 3 beschriebenes Erfassungssystem nutzt eine
Positionsbestimmung des Fahrzeugs mit Hilfe des GPS-Systems (Global Positioning System), mit welchem eine Positionsbestimmung durch Satelliten erfolgt. Damit sind lediglich virtuelle Erhebungsstellen erforderlich, so daß der Aufwand für geeignete Bauwerke entfällt. Die Kontrolle der jeweiligen Abbuchung basiert auf einer Kombination aus Bakensystem und Kamera. Die sicherheitsrelevanten Vorgänge zum Geldtransfer erfolgen ausschließlich lokal im Fahrzeug. Da die Berechnung der Gebühren nur im Fahrzeug erfolgt, ist eine verkehrsabhängige Dynamisierung der Tarife nicht möglich. Wie auch bei dem erstgenannten bekannten Verfahren ist eine Kontrolle nur während einer beschränkten Verbindungsdauer zwischen dem kontollierenden Fahrzeug und einer festen Station möglich.
Auch sind alle Fahrzeuge zum Passieren eines gebührenpflichtigen Streckenabschnitts mit elektronischen Geräten auszustatten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege vorzuschlagen, welches mit einem geringen Aufwand bezüglich stationärer Einrichtungen arbeitet und bei welchem eine sichere Übertragung der jeweils ermittelten Nutzungsgebühren bis zu einer Abbuchung von einem Konto oder einer Guthabenbörse des Benutzers möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Hilfe einer in einem Fahrzeug befindlichen Einrichtung aufgrund von Positionsdaten und Tarifdaten Nutzungsgebühren berechnet und über ein Datenübertragungssystem an eine Zentralstelle übertragen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß grundsätzlich vorhandene Infrastruktur, wie beispielsweise das GPS-System und digitale Mobilfunknetze, benutzt werden kann. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, daß zur Übertragung der Nutzungsgebühren eine ausreichende Zeit zur Verfügung steht, so daß alle Maßnahmen zur Sicherung der Übertragung möglich sind. Außerdem sind die Erhebung der Gebühren und die Überwachung zeitlich und örtlich voneinander entkoppelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für Straßen, sondern auch für andere Verkehrswege, wie Luft- und Wasserstraßen und Schienenwege, anwendbar. Ferner können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebühren für das Befahren bestimmter Verkehrszonen ermittelt werden, wie beispielsweise Innenstadtbereiche.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die jeweils berechneten Nutzungsgebühren in einem im Fahrzeug befindlichen Speicher aufsummiert werden und daß bei einer vorgegebenen Höhe der aufsummierten Nutzungsgebühren die Übertragung an die Zentralstelle erfolgt. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß durch die Übertragung an die Zentralstelle ein entsprechendes Guthaben in dem Speicher abgelegt wird, von dem die jeweils berechneten Gebühren abgebucht werden.
Diese Weiterbildung hat einerseits den Vorteil, daß die Verbindungswege im Datenübertragungssystem nicht laufend - das heißt wegen Pfennigbeträgen - belegt werden. Zum anderen lassen die gemäß dieser Weiterbildung zur Zentralstelle übertragenen Daten keinen Schluß auf Einzelheiten der gefahrenen Strecke zu, was im Sinne eines personenbezogenen Datenschutzes von Bedeutung ist.
Um jedoch eine Kontrolle der Ermittlung bzw. der Abrechnung zu ermöglichen, ist gemäß einer anderen Weiterbildung vorgesehen, daß in dem Speicher ferner vorübergehend Kontrolldaten abgelegt werden, welche eine Kontrolle der Gebührenberechnung ermöglichen, insbesondere Daten, welche das Fahrzeug, die gefahrene Strecke, Datum, ührzeit und den jeweils angewandten Tarif kennzeichnen.
Diese Kontrolldaten können vom Benutzer nach seinem Ermessen bis zu einer gegebenenfalls erforderlichen Reklamation gespeichert werden. Sie können jedoch auch während der Fahrt auf dem gebührenpflichtigen Verkehrsweg zu Kontrollen verwendet werden. Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn der Speicher eine Chipkarte ist. Hiermit sind viele Vorteile verbunden, die sich durch die Chipkarte als solche ergeben, beispielsweise die Einspeicherung einer persönlichen Identifikation und die Möglichkeit, die Chipkarte bei Nichtbenutzung des Fahrzeugs mit sich zu führen, damit bei einer unberechtigten Fahrzeugbenutzung nicht auch noch die Nutzungsgebühren zu Lasten des Fahrzeughalters gehen. Es ist möglich, die Funktion für das erfindungsgemäße Verfahren in einer Chipkarte zu implantieren, die auch zur Teilnehmeridentifikation für ein Mobilfunknetz dient. Die eingangs erwähnte Benutzung des GPS-Systems zur Positionsbestimmung ermöglicht grundsätzlich eine laufende Positionsbestimmung, so daß die Nutzungsgebühren beispielsweise nach tatsächlich gefahrenen Kilometern abgerechnet werden könnten. Häufig wird jedoch eine Einteilung der gebührenpflichtigen Verkehrswege in einzelne Abschnitte nützlich sein, die zwischen Erhebungsstellen liegen. Dabei werden die Positionsdaten Positionen von vorgegebenen Erhebungsstellen zugeordnet.
Außer der Möglichkeit virtuelle Erhebungsstellen durch ein Positionsermittlungssystem, wie beispielsweise das GPS-System, vorzusehen, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Erhebungsstellen in Form von Baken oder Induktionsschleifen verwendet werden. Dabei hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß an diesen Erhebungsstellen lediglich den passierenden Fahrzeugen eine Kennung der jeweiligen Erhebungsstelle mitgeteilt werden muß . Dieses kann in sehr kurzer Zeit erfolgen und ohne Rücksicht darauf, ob sich ein Fahrzeug oder mehrere Fahrzeuge gleichzeitig im Bereich der Erhebungsstelle befinden und auf welchen Fahrspuren sich die Fahrzeuge befinden.
Eine Benutzung von Funkortungssystemen, wie beispielsweise des GPS-Systems, wird bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch ermöglicht, daß mit Hilfe der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung die Position des Fahrzeugs laufend ermittelt und mit vorgegebenen, jeweils einer Erhebungsstelle eigenen Positionen verglichen wird und daß bei Übereinstimmung die jeweilige Position als Positionsdate der Berechnung der Nutzungsgebühren zugrundegelegt wird. Dabei ist es möglich, daß die Positionen der
Erhebungsstellen in der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung gespeichert sind oder daß über das Datenübertragungssystem in zeitlichen Abständen Positionen von Erhebungsstellen übertragen werden oder daß über das Datenübertragungssystem die Positionen von Erhebungsstellen in einem örtlich beschränkten Bereich regelmäßig übertragen werden.
Je nach Erfordernissen bezüglich einer Dynamisierung der Tarife kann vorgesehen sein, daß Tarifdaten in der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung fest in Form einer Datenbank gespeichert sind oder daß die Tarifdaten von Zeit zu Zeit über das Datenübertragungssystem übertragen und in der Fahrzeugeinrichtung gespeichert werden oder daß über das Datenübertragungssystem Tarifdaten für jeweils einen örtlich beschränkten Bereich regelmäßig übertragen werden.
Eine Kontrolle der Gebührenermittlung und -abbuchung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise mit den Erhebungsstellen nachgeschalteten Überwachungseinrichtungen dadurch erfolgen, daß über das Datenübertragungssystem der Fahrzeugeinrichtung mitgeteilt wird, welchen Erhebungsstellen Überwachungseinrichtungen nachgeschaltet sind, daß die Fahrzeugeinrichtung an diesen Erhebungsstellen den Kontrolldatensatz der
Gebührenberechnung an der jeweiligen Erhebungsstelle aus dem Speicher ausliest und über das Datenübertragungssystem zur Überwachungseinrichtung überträgt, welche die empfangenen Daten mit durch die Überwachungsstelle feststellbaren Merkmalen (Kfz-Kennzeichen, Kfz-Typ) vergleicht.
Zum Schutz von personenbezogenen Daten kann dabei vorgesehen sein, daß die von der Überwachungseinrichtung empfangenen Kontrolldaten bei Übereinstimmung mit den von der Überwachungseinrichtung gewonnenen Daten gelöscht werden. Im Falle einer unberechtigten Benutzung des gebührenpflichtigen Verkehrsweges ist eine Speicherung der Daten dann allerdings bis zu einer Klärung und eventuellen Einleitung von Zwangsmaßnahmen durch zuständige Organe erforderlich.
Fahrzeuge, die nicht mit einer für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Fahrzeugeinrichtung ausgestattet sind und durch Vorauszahlung der Nutzungsgebühr die gebührenpflichtige Strecke benutzen, können bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls Überwachungseinrichtungen ungehindert passieren. Dazu ist bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß ferner Kontrolldaten erzeugt werden, wenn an einer Zahlstelle eine Nutzungsgebühr für eine bestimmte Strecke für ein bestimmtes Kraftfahrzeugkennzeichen entrichtet wird, und daß die Kontrolldaten einer oder mehreren Überwachungseinrichtungen zugeführt werden, die im Bereich derjenigen Strecke liegen, für welche Nutzungsgebühr gezahlt wurde.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Übertragung der Daten zur Zentralstelle dadurch gesichert werden, daß die Datenübertragung über an sich bekannte Verfahren zur Authentifikation und Verschlüsselung abgesichert wird. Vorzugsweise wird zur Verschlüsselung das DES-Verfahren angewendet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Weiterbildung sieht vor, daß Kfz-Kennzeichen, vorzugsweise durch ein Triple-DES-Verfahren, einwegverschlüsselt werden. Mit derart verschlüsselten Kennzeichen ist zwar ein zuverlässiger Vergleich bei der Überwachung möglich, aus dem verschlüsselten Code kann jedoch nicht mehr das Kennzeichen selbst errechnet werden. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann dabei vorgesehen sein, daß der zur Verschlüsselung des Kfz-Kennzeichens vorgesehene Schlüssel dynamisiert wird. Der vom Sicherheitsmodul (Chipkarte im Fahrzeug bzw. Sicherheitsbereich der Zahlstelle) zu verwendende aktuelle Schlüsselindex wird dann über eine ebenfalls verschlüsselte Kommunikation übertragen. Zur weiteren Sicherheit trägt bei, wenn alle sicherheitsrelevanten Abläufe in der Fahrzeugeinrichtung in der Chipkarte und alle sicherheitsrelevanten Abläufe in der Zentralstelle und an der Zahlstelle in gesicherten Bereichen (sogenannte security box) abgewickelt werden.
Eine vorteilhafte Nutzung der bestehenden Infrastruktur ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch möglich, daß das Datenübertragungssystem ein digitales Mobilfunknetz ist, wobei vorzugsweise das digitale Mobilfunknetz nach dem GSM-Standard aufgebaut ist.
Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugeinrichtung eine digitale Funkeinrichtung, eine Positionserfassungseinrichtung, einen Prozessor, eine Eingabe- und eine Ausgabeeinheit umfaßt, wobei vorzugsweise ein Chipkarten-Lese/Schreib-Gerät vorgesehen ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß praktisch alle Komponenten in fahrzeuggerechter Ausführung, beispielsweise durch Mobilfunknetze und Positionsbestimmungssysteme zur Verfügung stehen.
Eine weitere vorteilhafte Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die im Fahrzeug befindliche Einrichtung mit einem Autoradio eine Baueinheit bildet. Dadurch sind zusätzliche Vorkehrungen zur Aufnahme und zum elektrischen Anschluß der Fahrzeugeinrichtung nicht erforderlich. Die Antenne kann dabei derart ausgebildet sein, daß sie sowohl als Empfangsantenne für das Autoradio als auch als Antenne für den Mobilfunk dient. Eine Weiterbildung dieser Anordnung besteht darin, daß eine Anzeigevorrichtung (Display) des Autoradios als Ausgabeeinheit dient. Ferner kann die Anordnung derart ausgestaltet sein, daß als Eingabeeinheit eine vorzugsweise durch Infrarot-Übertragung abgesetzte Tastatur dient.
Durch die gleichzeitige Anwendung eines
Positionsbestimmungssystems und eines Mobilfunknetzes kann in einfacher Weise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Notruf dadurch erfolgen, daß durch die Betätigung eines geeigneten Bedienelementes die Fahrzeugeinrichtung zur Übertragung der jeweiligen Position einschließlich einer Kennung, daß es sich um einen Notruf handelt, per Datenübertragung veranlaßt wird. Diese Information kann dann beispielsweise von der Zentralstelle über eine entsprechende Datenleitung zu einer Polizeidienststelle weitergeleitet und dort angezeigt werden. Auf dem gleichen Wege ist beispielsweise auch eine Benachrichtigung von technischen Notdiensten möglich. Im Falle eines Notrufs wird zweckmäßigerweise die Anonymität aufgegeben und das Kraftfahrzeugkennzeichen unverschlüsselt übertragen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Fahrzeugeinrichtung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Überwachungseinrichtung und Fig. 4 ein Blockschaltbild einer zentralen Einrichtung.
Fig. 1 zeigt eine gebührenpflichtige Straße 1 mit jeweils zwei Fahrstreifen in jeder Richtung. Auf dem unterbrochen dargestellten Abschnitt der Straße 1 befinden sich zwei virtuelle Erhebungsstellen 2, 3. Der Erhebungsstelle 3 ist eine Überwachungseinrichtung 4 zugeordnet. Ein Fahrzeug 5 befindet sich an der virtuellen Erhebungsstelle 3, ein anderes Fahrzeug 6 im Bereich der Überwachungseinrichtung 4 und ein drittes Fahrzeug 7 ist auf dem Streckenabschnitt zwischen den Erhebungsstellen. Zwischen den Fahrzeugen 5, 6, 7 und einer Zentralstelle 11 können über ein digitales Mobilfunknetz 10 Daten übertragen werden. Die Zentralstelle kann in sich hierarchisch strukturiert sein und mehrere dezentrale Unterstellen besitzen, die Teilaufgaben wahrnehmen, beispielsweise die Kommunikationsabwicklung selbst.
Die Erhebungsstellen sind jeweils durch vorgegebene geographische Positionen definiert. Mit Hilfe des nicht dargestellten GPS-Systems wird im Fahrzeug laufend dessen Position bestimmt und mit Positionen der Erhebungsstellen verglichen. Bei Gleichheit wird festgestellt, daß sich beispielsweise das Fahrzeug 5 in der Erhebungsstelle 3 befindet. Erreicht das Fahrzeug 5 später die Erhebungsstelle 2 , so wird die Gebühr für die Strecke zwischen den Erhebungsstellen 2 und 3 anhand des für diese Strecke anwendbaren Tarifs berechnet und zuvor bereits gespeicherten Nutzungsgebühren hinzuaddiert. Die Summe wird dann wiederum gespeichert.
In der Fahrzeugeinrichtung ist ferner gespeichert, daß hinter der Erhebungsstelle 3 eine Überwachungseinrichtung 4 angeordnet ist. Da dieses bei der Erhebungsstelle 3 der Fall ist, wird die Fahrzeugeinrichtung veranlaßt, über das digitale Mobilfunknetz 10 Kontrolldaten an die Zentralstelle 11 zu senden. Passiert ein Fahrzeug 6 die
Überwachungsstelle, werden mit Hilfe von Videokameras 13, 14, 15, 16 die Kennzeichen und gegebenenfalls die Umrisse des Fahrzeuges 6 aufgenommen und mit Hilfe von Bildverarbeitungseinrichtungen analysiert. Bei Übereinstimmung der Kontrolldaten mit den aufgenommenen Informationen werden die zur Zentralstelle 11 übertragenen Daten gelöscht. Wird jedoch ein Fahrzeug 6 aufgenommen, für das keine korrelierende Kontrolldaten vorliegen, erfolgt über eine Ausgabeeinrichtung 17 eine Meldung, so daß die unbefugte Benutzung verfolgt werden kann. Wie dieses im einzelnen zu erfolgen hat, liegt außerhalb der Erfindung und ist dem Betreiber überlassen. Vorzugsweise wird die weitere Bearbeitung dieser Meldungen manuell erfolgen.
Haben die in der Fahrzeugeinrichtung summierten Nutzungsgebühren eine vorgegebene Höhe erreicht, so stellt die Fahrzeugeinrichtung über das Mobilfunknetz 10 eine Verbindung zur Zentralstelle 11 her. Dahin werden neben der Tatsache, daß die vorgegebenen Nutzungsgebühren erreicht wurden, Daten, welche die zu belastende debitorische Geldbörse identifizieren, übertragen. Der Speicher in der Fahrzeugeinrichtung wird dann um den vorgegebenen Betrag rückgesetzt. Falls es vorteilhaft erscheint, kann die Zentralstelle 11 auch Rechnungen für den Fahrzeughalter bzw. Benutzer erstellen und gegebenenfalls die Rechnungsbeträge bei der Bank 12 des Benutzers einziehen.
Da für die Übertragung der Daten mit Hilfe des Mobilfunknetzes wesentlich mehr Zeit als während des Passierens einer Erhebungsstelle zur Verfügung steht, können beliebige Verfahren zur Sicherung und zur Verschlüsselung der Übertragung angewandt werden. So steht beispielsweise genügend Zeit zum Aufbau einer bidirektionalen Verbindung zur Verfügung, so daß bei Fehlern, die selbst bei Anwendung von fehlerkorrigierenden Codes nicht korrigierbar sind, eine Wiederholung der Übertragung erfolgen kann.
Der Tarif t an einer Erhebungsstelle i wird in der Fahrzeugeinrichtung von der Chipkarte durch einen Satz von Parametern und einer Einheitengrundgebühr x nach folgender
Formel bestimmt:
. nO , n1 n2 t„ Erhi.ebungssit-elιl-ιe/( 1- \) = a*x -t- b'x + c-x + ... Die Potenzen nO, n1 , n2 usw. können dabei alle gleich oder aufsteigend sein oder beliebigen anderen Definitionen folgen. Jeder Parameter (a, b, c ...) steht für eine definierte Einflußgröße - beispielsweise a für den
Kraftfahrzeugtyp, b für das Datum, c für die Uhrzeit, d für die Fahrzeugdichte u.a.. Die Einheitengrundgebühr x hat die
Dimension eines Geldwertes, so daß das Ergebnis der Formel die zu entrichtende Gebühr ergibt. Nach der
Gebührenberechnung werden die entsprechenden Einheiten zunächst lokal in der Chipkarte von einem Zwischenkonto abgebucht. Minimalbeträge von wenigen Pfennigen müssen dadurch nicht mit dem vollständigen Sicherungsverfahren des elektronischen Geldtransfers einzeln übertragen werden, sondern werden auf der Chipkarte gesammelt.
Jede Abbuchung von Gebühren auf der Chipkarte wird in Form eines Kontrolldatensatzes in einem Transaktionsspeicher auf der Chipkarte mitprotokolliert. Dieser Datensatz wird, wie oben beschrieben, zur Überwachung benötigt und dient ferner dem Karteninhaber als Nachweis für eventuelle Reklamationsfälle.
Bei der Übertragung von summierten Gebühren über das Mobilfunknetz brauchen keine Daten über die zurückgelegte Strecke, beispielsweise die einzelnen passierten Erhebungsstellen, übertragen zu werden. Dieses hat den Vorteil, daß ein Rückschluß auf eine konkrete Fahrtstrecke nicht mehr möglich ist. Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Fahrzeugeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Zur Steuerung der einzelnen Abläufe dient ein Prozessor 21 , der unter anderem einen Festspeicher 22 für das Programm und einen Schreib/Lese-Speicher 23 für veränderliche Daten enthält. An den Prozessor 21 ist ein Ortungsgerät 24 und eine Sende/Empfangs-Einrichtung 25 zur mobilen Datenkommunikation angeschlossen. Die Sende/Empfangs-Einrichtung 25 kann beispielsweise nach dem GSM-Standard arbeiten und gegebenenfalls auch mit einem Mobilfunkgerät vereinigt sein.
Ferner sind an den Prozessor 21 eine Anzeigeeinheit 26, beispielsweise ein LCD-Display, und eine Eingabeeinheit 27 angeschlossen. Schließlich ist der Prozessor 21 mit einem Chipkarten-Lese/Schreib-Gerät 28 verbunden, in welches eine Chipkarte 29 einführbar ist, die einen Prozessor 30, einen Festspeicher 31 und einen Datenspeicher 32 enthält.
Die in Fig. 3 dargestellte Überwachungseinrichtung umfaßt mehrere Videokameras 41 , die gegebenenfalls im Infrarotbereich arbeiten, und Scheinwerfer bzw. Infrarotscheinwerfer 42.
Die von den Videokameras 41 erzeugten Signale werden einem Bildverarbeitungsrechner 43 zugeführt, mit dem eine Kennzeichenerkennung möglich ist. An den Bildverabreitungsrechner 43 ist eine
Sende/Empfangs-Einrichtung 44 angeschlossen, mit welcher zur und von der Zentralstelle 11 Daten übertragen werden können.
Die in Fig. 4 dargestellte Zentralstelle besteht aus einem Verarbeitungsrechner 51 , der neben den üblichen Speichereinrichtungen eine Sicherheitsbox 52 umfaßt. An den Verarbeitungsrechner 51 sind Sende/Empfangs-Einrichtungen 53, 54, 55 angeschlossen zur Kommunikation mit dem Mobilfunknetz 10, mit Überwachungseinrichtungen 4 und mit Banken 12 (Fig. 1 ) .
Zur Erhebung von Gebühren und Überwachung von Fahrzeugen ohne eine Fahrzeugeinrichtung kann wie folgt vorgegangen werden. Für die Strecke, welche benutzt werden soll, ist im voraus an einer vorzusehenden Zahlstelle Benutzungsgebühr für einen bestimmten Zeitraum unter Angabe des Kraftfahrzeugkennzeichens zu zahlen. Dadurch werden entsprechende Kontrolldatensätze erzeugt. Diese werden den Überwachungsstationen zugeführt, die im Bereich der Strecke liegen, für die bezahlt wurde. Dadurch wird auf dieser Strecke während des angegebenen Zeitraums das Fahrzeug beim Passieren einer Überwachungseinrichtung als "korrekt bezahlt" eingestuft, wenn die von der Überwachungseinrichtung aufgenommenen Daten mit dem Kontrolldatensatz übereinstimmen. In diesem Fall werden die auf das Fahrzeug bezogenen Daten wieder gelöscht.
Liegt keine Übereinstimmung vor, handelt es sich um Nicht- oder um Falschzahler. Für diese können Zwangsmaßnahmen, wie etwa ein Bußgeldbescheid, eingeleitet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und/oder Verkehrsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer in einem Fahrzeug befindlichen Einrichtung aufgrund von Positionsdaten und Tarifdaten Nutzungsgebühren berechnet und über ein Datenübertragungssystem an eine Zentralstelle übertragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils berechneten Nutzungsgebühren in einem im Fahrzeug befindlichen Speicher aufsummiert werden und daß bei einer vorgegebenen Höhe der aufsummierten Nutzungsgebühren die Übertragung an die Zentralstelle erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Übertragung an die Zentralstelle ein entsprechendes Guthaben in dem Speicher abgelegt wird, von dem die jeweils berechneten Gebühren abgebucht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher ferner vorübergehend Kontrolldaten abgelegt werden, welche eine Kontrolle der Gebührenberechnung ermöglichen, insbesondere Daten, welche das Fahrzeug, die gefahrene Strecke und den jeweils angewandten Tarif kennzeichnen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher eine Chipkarte ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten Positionen von vorgegebenen Erhebungsstellen zugeordnet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung die Position des Fahrzeugs laufend ermittelt und mit vorgegebenen, jeweils einer Erhebungsstelle eigenen Positionen verglichen wird und daß bei Übereinstimmung die jeweilige Position als Positionsdate der Berechnung der Nutzungsgebühren zugrundegelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Erhebungsstellen in der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung gespeichert sind.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über das Datenübertragungssystem in zeitlichen Abständen Positionen von Erhebungsstellen übertragen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über das Datenübertragungssystem die Positionen von Erhebungsstellen in einem örtlich beschränkten Bereich regelmäßig übertragen werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Tarifdaten in der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung fest in Form einer Datenbank gespeichert sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tarifdaten von Zeit zu Zeit über das Datenübertragungssystem übertragen und in der Fahrzeugeinrichtung gespeichert werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über das Datenübertragungssystem Tarifdaten für jeweils einen örtlich beschränkten Bereich regelmäßig übertragen werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Erhebungsstellen Überwachungseinrichtungen nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß über das Datenübertragungssystem der Fahrzeugeinrichtung mitgeteilt wird, welchen Erhebungsstellen Überwachungseinrichtungen nachgeschaltet sind, daß die Fahrzeugeinrichtung an diesen Erhebungsstellen den Kontrolldatensatz der
Gebührenberechnung an der jeweiligen Erhebungsstelle aus dem Speicher ausliest und über das Datenübertragungssystem zur Überwachungseinrichtung überträgt, welche die empfangenen Daten mit durch die Überwachungsstelle feststellbaren Merkmalen (Kfz-Kennzeichen, Kfz-Typ) vergleicht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Überwachungseinrichtung empfangenen Kontrolldaten bei Übereinstimmung mit den von der Überwachungseinrichtung gewonnenen Daten sofort gelöscht werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Kontrolldaten erzeugt werden, wenn an einer Zahlstelle eine Nutzungsgebühr für eine bestimmte Strecke für ein bestimmtes
Kraftfahrzeugkennzeichen entrichtet wird, und daß die Kontrolldaten einer oder mehreren Überwachungseinrichtungen zugeführt werden, die im Bereich derjenigen Strecke liegen, für welche Nutzungsgebühr gezahlt wurde.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung über an sich bekannte Verfahren zur Authentifikation und Verschlüsselung abgesichert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschlüsselung das DES-Verfahren angewendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß Kfz-Kennzeichen, vorzugsweise durch ein Triple-DES-Verfahren, einwegverschlüsselt werden.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenübertragungssystem ein digitales Mobilfunknetz ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Mobilfunknetz nach dem GSM-Standard aufgebaut ist.
22. Anordnung zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und/oder Verkehrsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Fahrzeug befindliche Einrichtung eine digitale Funkeinrichtung (25), eine
Positionserfassungseinrichtung (24), einen Prozessor (21), eine Eingabe- (27) und eine Ausgabeeinheit (26) umfaßt.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Chipkarten-Lese/Schreib-Gerät (28) vorgesehen ist.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die im Fahrzeug befindliche Einrichtung mit einem Autoradio eine Baueinheit bildet.
25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (Display) des Autoradios als Ausgabeeinheit (26) dient.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingabeeinheit (27) eine vorzugsweise durch Infrarot-Übertragung abgesetzte Tastatur dient.
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