EP0741891B2 - 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 Download PDF

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EP0741891B2
EP0741891B2 EP95908871A EP95908871A EP0741891B2 EP 0741891 B2 EP0741891 B2 EP 0741891B2 EP 95908871 A EP95908871 A EP 95908871A EP 95908871 A EP95908871 A EP 95908871A EP 0741891 B2 EP0741891 B2 EP 0741891B2
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EP
European Patent Office
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data
vehicle
monitoring
toll charges
levy
Prior art date
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EP95908871A
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French (fr)
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EP0741891B1 (de
EP0741891A1 (de
Inventor
Reinhold Mertens
Werner Kremer
Uwe Pertz
Roland Mahler
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Telekom Deutschland GmbH
Original Assignee
T Mobile Deutschland GmbH
DeTeMobil Deutsche Telekom Mobilnet GmbH
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Publication date
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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 to determine usage fees for traffic routes and / or traffic areas.
  • a in VDI news from 08/20/93, page 2 to 3 described detection system uses a position determination of the vehicle using the GPS system (Global Positioning System), with which a position determination done by satellites, by the way is also described in FR 26 70 002 A1. With that only virtual collection points required, so that there is no need for suitable structures.
  • the control the respective debit is based on a combination from beacon system and camera.
  • the security relevant Money transfer operations take place only locally in the vehicle. Because the calculation the fee is only in the vehicle, is a traffic dependent It is not possible to make tariffs dynamic. How is also in the former known method a check only during a limited connection period between the controlling vehicle and a fixed station possible.
  • the object of the present invention is a method to determine usage fees for traffic routes propose which with a low Effort related to inpatient facilities works and in which a secure transmission of each determined user fees up to a debit from an account or a user's wallet is possible.
  • the inventive method has the advantage that basically existing infrastructure, such as the GPS system and digital cellular networks, can be used. Furthermore, the inventive Process advantageous that for the transfer of Usage fees provide sufficient time stands so that all measures to secure the Transmission are possible. Also, the survey of fees and monitoring timed and locally decoupled from each other.
  • the method according to the invention is not only for Roads, but also for other traffic routes, such as Air and waterways and railways, applicable. Furthermore, with the method according to the invention Fees for driving in certain traffic zones be determined, such as indoor. urban areas.
  • the method according to the invention consists in the fact that the usage fees calculated in each case in one in the vehicle Memory can be added up and that at a given Amount of total usage fees the transfer to the central office takes place. It is preferably provided that by the transfer a corresponding credit to the central office in is stored in the memory from which the respectively calculated Fees are debited.
  • control data are temporarily stored, which enable control of the charge calculation, in particular, data relating to the vehicle, the vehicle being driven Route, date, time and the respectively applied Mark tariff.
  • This control data can be requested by the user at its discretion until necessary Complaint will be saved. However, you can even while driving on the chargeable Traffic route used for controls. It is advantageous in the method according to the invention that if the memory is a chip card. With this there are many Benefits associated with the smart card as such result, for example, the storage of a personal identification and the ability to Chip card when the vehicle is not in use to lead, therefore, in the event of unauthorized vehicle use not also pay the user fees of the vehicle owner. It is possible that Function for the method according to the invention in one To implant chip card, which is also used for participant identification serves for a cellular network.
  • the use of the GPS system mentioned at the beginning basically allows for position determination an ongoing position determination so that the Usage fees, for example, based on actually driven Kilometers could be billed.
  • a division of the fee-based is often made Traffic routes useful in individual sections be between collection points. In doing so the position data positions from given Assigned to collection agencies.
  • the GPS system is used in further training of the method according to the invention allows that with the help of those in the vehicle Device continuously determines the position of the vehicle and with predetermined, one collection point each own positions is compared and that if there is agreement the respective position as position data of the Calculation of user fees used becomes.
  • the positions of the survey points in the facility in the vehicle are stored or that over the data transmission system positions of Collection agencies are transferred or that over the data transmission system the positions of collection points in a local area be broadcast regularly.
  • tariffs in the equipment in the vehicle is in shape a database is stored or that the tariff data from time to time via the data transmission system transmitted and stored in the in-vehicle equipment be or that over the data transmission system Tariff data for a locally restricted area be broadcast regularly.
  • a control of fee calculation and debiting can in the inventive method in advantageously connected downstream with the collection points Monitoring devices are carried out by that over the data transmission system of the vehicle equipment is communicated; which collection points Monitoring devices downstream are that the vehicle equipment at these collection points the control record of the fee calculation at the respective collection point from the Reads memory and via the data transmission system transmits to the monitoring device which the data received by the monitoring body identifiable characteristics (license plate, vehicle type) compares.
  • the monitoring device control data received if there is a match with those from the monitoring facility data obtained are deleted.
  • Use of the toll road is then a storage of the data until clarification and possible introduction of coercive measures required by competent bodies.
  • Vehicles not with one for the invention Appropriate in-vehicle equipment and by paying the user fee in advance use the toll route, can when using the invention Procedures also unimpeded monitoring devices happen. This is with further training the inventive method provided that furthermore control data are generated when on a Paying agent a user fee for a specific Route for a specific license plate number is paid and that the control data of one or are fed to several monitoring devices, which are in the range of the route for which User fee was paid.
  • the This ensures transmission of the data to the central office be that the data transfer over itself known methods for authentication and encryption is secured. Preference is given to encryption the DES method applied.
  • An advantageous embodiment of this training provides that license plates, through a triple DES process, one-way encrypted become. With such coded license plates a reliable comparison in monitoring possible from the encrypted code, however the license plate itself can no longer be calculated.
  • To further increase security can be provided be that for the encryption of the license plate provided key dynamized becomes.
  • the one from the security module (chip card in the vehicle security area of the paying agent) current key index is then over a also transmit encrypted communication. Contributes to further security if all security-relevant Processes in the vehicle equipment in the Chip card and all security-relevant processes in the Central office and at the paying agent in secured areas (so-called security box) are processed.
  • the invention thereby possible that the digital cellular network is built according to the GSM standard.
  • An arrangement for performing the invention The method is characterized by the technical teaching of claim 20.
  • This arrangement has the advantage that practically all components in vehicle-compatible Execution, for example by cellular networks and positioning systems are available.
  • the device in the vehicle forms a structural unit with a car radio.
  • the antenna can be designed in this way to be used as a receiving antenna for the car radio as well as an antenna for mobile radio serves.
  • a further development of this arrangement consists in that a display device (display) of the car radio serves as an output unit. Furthermore, the arrangement be designed such that as an input unit a preferably deposited by infrared transmission Keyboard.
  • Procedure also make an emergency call by the actuation of a suitable control element In-vehicle equipment for the transmission of the respective Position including an identifier that it is is an emergency call, initiated by data transmission becomes.
  • This information can then, for example, from the central office via a corresponding data line forwarded to a police station and reported there become.
  • a notification of technical Emergency services possible In the case of an emergency call, it is advisable relinquished anonymity and that Vehicle registration number transmitted unencrypted.
  • Fig. 1 shows a toll road 1 with each two lanes in each direction.
  • the collection point 3 is associated with a monitoring device 4.
  • a vehicle 5 is on the virtual Collection point 3, another vehicle 6 in the area the monitoring device 4 and a third vehicle 7 is on the route section between the collection points.
  • a central office 11 can use a digital cellular network 10 data are transmitted.
  • the central office can be hierarchically structured and several have decentralized subordinate sub-tasks perceive, for example, communication processing self.
  • the collection points are each predetermined by defined geographical positions. With the help of GPS system, not shown, is running in the vehicle determined its position and with positions of the Comparison points compared. In the case of equality, it is determined that, for example, the vehicle 5 in the Collection point 3 is located. Reaches the vehicle 5 later the collection agency 2, the fee for the Distance between collection points 2 and 3 based on of the tariff applicable for this route and previously saved usage fees added. The sum is then saved again.
  • the vehicle device also stores that behind the collection point 3 a monitoring device 4 is arranged. Because this at the collection point 3 is the case, the in-vehicle equipment causes 10 control data via the digital cellular network to be sent to the central office 11.
  • the monitoring point are using of video cameras 13, 14, 15, 16 the characteristics and if necessary, the outline of the vehicle 6 included and with the help of image processing devices analyzed. If the control data match With the information recorded, the Central station 11 transmitted data deleted. However, will recorded a vehicle 6 for which no correlating Control data are available via a Output device 17 a message so that the unauthorized Usage can be tracked. Like this one individual has to be done is outside the invention and is left to the operator. Preferably the further processing of these messages is done manually.
  • the central office 11 can also Create invoices for the vehicle owner or user and, if applicable, the invoice amounts move in the user's bank 12.
  • the potencies n0, n1, n2 etc. can all be the same or ascending or follow any other definitions.
  • Each parameter (a, b, c ...) stands for a defined influencing variable - for example a for the motor vehicle type, b for the date, c for the time, d for the vehicle density and others.
  • the basic unit fee x has the dimension of a monetary value, so that the result of the formula gives the fee to be paid. After the fee has been calculated, the corresponding units are initially debited locally from an intermediate account in the chip card. Minimum amounts of a few pfennigs do not have to be transferred individually using the complete security procedure of electronic money transfers, but are instead collected on the chip
  • FIG. 2 shows a block diagram of an exemplary embodiment a vehicle device for implementation of the method according to the invention.
  • a processor 21 is used for the individual processes other a permanent memory 22 for the program and a read / write memory 23 for variable data contains.
  • a locating device is attached to the processor 21 24 and a transceiver 25 for mobile Data communication connected.
  • the broadcast / Receiving device 25 can, for example, according to work according to the GSM standard and possibly also be associated with a mobile device.
  • a display unit is attached to the processor 21 26, for example an LCD display, and an input unit 27 connected.
  • the processor 21 with a chip card reader / writer 28 connected, into which a chip card 29 can be inserted, a processor 30, a read only memory 31 and one Contains data storage 32.
  • the monitoring device shown in Fig. 3 includes several video cameras 41, which if necessary 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.
  • an image processing computer 43 On the image processing computer 43 is a transmitting / receiving device 44 connected with which to and data are transmitted from the central office 11 can.
  • the central point shown in Fig. 4 consists of a processing computer 51, which in addition to the usual Storage devices a security box 52nd includes. Transmit / Receiving devices 53, 54, 55 connected to Communication with the cellular network 10, with monitoring devices 4 and with banks 12 (Fig. 1).

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Description

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 "Zukünffige automatische Gebührenerfassung für den Straßenverkehr" bescnriebenen 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 erheblicher Aufwand für Erhebungsstellen und eine begrenzte Kommunikationszeit sind bei derartigen Systemen auch dann gegeben, wenn wie bei WO 91/18354 die Berechnung der Gebühren im Fahrzeug erfolgt.
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, was im übrigen auch in FR 26 70 002 A1 beschrieben ist. 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.
Ein aus WO 92/10824 bekanntes Fahrzeugleit- und Zielführungssystem ist dadurch zur Mautabrechnung verwendbar, daß Baken zur Ortsbestimmung für eine im Fahrzeug stattfindende Gebührenberechnung dienen. die Gebühren werden dann wie bei einem aus GB 22 48 957 A bekannten System von einer Guthabenkarte abgebucht. Da die Berechnung der Gebühren nur im Fahrzeug erfolgt, ist eine verkehrsabhängige Dynamisierung der Tarife nicht möglich.
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 durch die technische Lehre der Ansprüche 1 und 20 gelöst. 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 Innen-. stadtbereiche.
Das erfindungsgemäße 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.
Dies 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 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, Uhrzeit 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 Verfahren auch Erhebungsstellen in Form von Baken oder Induktionsschleifen verwendet werden. Dabei hat das 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 Positionsdaten 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, 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 digitale Mobilfunknetz nach dem GSM-Standard aufgebaut ist.
Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch die technische Lehre des Anspruchs 20. 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 einevorgegebene 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: tErhebungsstelle(i) = a·xn0 + b·xn1 + c·xn2 + ... Die Potenzen n0, 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 Bildverarbeitungsrechner 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 (24)

  1. Verfahren zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und/oder Verkehrsflächen, wobei mit Hilfe einer in einem Fahrzeug befindlichen Einrichtung aufgrund von Positionsdaten und Tarifdaten Nutzungsgebühren berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzungsgebühren über ein digitales Mobilfunknetz an eine Zentralstelle übertragen werden, 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.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, 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.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, 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.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher eine Chipkarte ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten Positionen von vorgegebenen Erhebungsstellen zugeordnet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, 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 Postionsdaten der Berechnung der Nutzungsgebühren zugrundegelegt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Erhebungsstellen in der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung gespeichert sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über das Datenübertragungssystem in zeitlichen Abständen Positionen von Erhebungsstellen übertragen werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über das Datenübertragungssystem die Positionen von Erhebungsstellen in einem örtlich beschränkten Bereich regelmäßig übertragen werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Tarifdaten in der im Fahrzeug befindlichen Einrichtung fest in Form einer Datenbank gespeichert sind.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tarifdaten von Zeit zu Zeit über das Datenübertragungssystem übertragen und in der Fahrzeugeinrichtung gespeichert werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über das Datenübertragungssystem Tarifdaten für jeweils einen örtlich beschränkten Bereich regelmäßig übertragen werden.
  13. 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.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Überwachungseinrichtung empfangenen Kontrolldaten bei Übereinstimmung mit den von der Überwachungseinrichtung gewonnenen Daten sofort gelöscht werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, 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.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung über an sich bekannte Verfahren zur Authentifikation und Verschlüsselung abgesichert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschlüsselung das DES-Verfahren angewendet wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß Kfz-Kennzeichen, durch ein Triple-DES-Verfahren, einwegverschlüsselt werden.
  19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Mobilfunknetz nach dem GSM-Standard aufgebaut ist.
  20. Anordnung zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und/oder Verkehrsflächen, mit einer im Fahrzeug befindlichen Einrichtung, die eine Positionserfassungseinrichtung (24) zur Erzeugung von Positionsdaten, welche die jeweilige Position des Fahrzeugs angeben, und einen Prozessor (21) zur Berechnung von Nutzungsgebühren aus den Positionsdaten und gespeicherten Tarifdaten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung weiterhin einen Speicher zum Aufsummieren der berechneten Nutzungsgebühren, ein Endgerät (25) eines digitalen Mobilfunknetzes zum Übertragen der aufsummierten Nutzungsgebühren bei einer vorgegebenen Höhe an eine Zentralstelle, und eine Eingabe- (27) und eine Ausgabeeinheit (26) umfaßt.
  21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Chipkarten-Lese/Schreib-Gerät (28) vorgesehen ist.
  22. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die im Fahrzeug befindliche Einrichtung mit einem Autoradio eine Baueinheit bildet.
  23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (Display) des Autoradios als Ausgabeeinheit (26) dient.
  24. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingabeeinheit (27) eine vorzugsweise durch Infrarot-Übertragung abgesetzte Tastatur dient.
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