EP1442432A1 - Einrichtung zur kurzfristigen überbrückung des ausfalls des satellitennavigationssignals für duale satellitennavigationsbasierte mautsysteme - Google Patents

Einrichtung zur kurzfristigen überbrückung des ausfalls des satellitennavigationssignals für duale satellitennavigationsbasierte mautsysteme

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Publication number
EP1442432A1
EP1442432A1 EP02776829A EP02776829A EP1442432A1 EP 1442432 A1 EP1442432 A1 EP 1442432A1 EP 02776829 A EP02776829 A EP 02776829A EP 02776829 A EP02776829 A EP 02776829A EP 1442432 A1 EP1442432 A1 EP 1442432A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
satellite
sgs
location coordinates
position detection
oko
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02776829A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Janos Gila
Wolfgang Konrad
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1442432A1 publication Critical patent/EP1442432A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/28—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments

Definitions

  • the invention relates to a method for electronic tolling, in which to determine whether a toll route is being traveled, current location coordinates of a vehicle are determined by means of at least one position determination system, the location coordinates being determined at least temporarily by means of a satellite-based position determination system.
  • the invention further relates to a toll system for electronic tolling, which has at least one satellite-based position detection system for determining the current location coordinates of a vehicle.
  • a toll system and a method of the type mentioned above are known from DE 43 44 433 AI.
  • current location coordinates are recorded by a GPS receiver, and compared with the entry / exit coordinates of a motorway route, which are stored internally in an electronic vignette, and if the coordinates match, they are transmitted to a vehicle external accounting center by means of the digital mobile network , whereby in the billing center the distance traveled and the associated motorway tolls are calculated from the transmitted data.
  • WO 95/20801 discloses a method and an arrangement for determining usage fees for traffic routes and / or traffic areas in which the position data of the vehicle are recorded by means of a satellite-based position determination system and compared with the positions of virtual toll booths.
  • the position data can be transmitted to a central office external to the vehicle in order to calculate the toll charges, the charges can also be calculated in a tolling device of the vehicle and the determined charges can be transmitted to the central office, where it can then be debited from an account.
  • the main disadvantage of this method is that the position of the vehicle must be recorded continuously and there is no possibility of anonymous debit.
  • WO 99/33027 describes a method for collecting tolls, in which the current position of the vehicle is determined by means of a satellite-based position determination system, and for calculating tolls the position of a virtual toll station is compared, and when a vehicle passes through a physical toll station, a communication link is established between the vehicle and a central toll control center in order to pay the toll charges incurred. After the payment transaction has taken place, a communication link is established between the toll station and the vehicle, via which evidence of the proper payment of the toll fee is transmitted.
  • a disadvantage of the known method is that if the communication link between the vehicle and the accounting center or between the vehicle and the position detection system fails. no toll fees can be charged.
  • Another disadvantage of the known toll systems is that in the event of a failure of the satellite-based position determination system, position determination can no longer take place. In this case, correct tolling can no longer be guaranteed with the known toll systems.
  • This object is achieved with a method of the type mentioned in the introduction in that at least one signature characteristic of the route traveled by the vehicle is calculated on the basis of location coordinates of the vehicle, and the signature is used to determine whether the route traveled is subject to toll, at least in the event of a partial failure of the satellite-based position determination system, the location coordinates are determined using an inertial navigation system.
  • An advantageous variant of the invention provides that the location coordinates are determined in a reception area of the satellite-based position determination system by means of the satellite-based position determination system and the inertial navigation system. Further advantages can be achieved in that, depending on the quality of position determination data of the satellite-based position determination system, data of the inertial navigation system are used to calculate the location coordinates instead of a predeterminable number of position determination data of the satellite-based position determination system.
  • the signature can be calculated from a predeterminable number of location coordinates determined by means of the satellite-based position determination system and a predeterminable number of location coordinates determined by means of the inertial navigation system.
  • a toll system of the type mentioned at the outset is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, which is set up to use the vehicle's location coordinates to calculate at least one signature characteristic of the route traveled by the vehicle and to use the signature to determine whether the route traveled
  • the route is subject to toll, an inertial navigation system being provided on board the vehicle, which is set up to determine the location coordinates at least in the event of a partial failure of the satellite-based position determination system.
  • a tolling device is provided on board the vehicle, which is set up to determine the location coordinates in a reception area of the satellite-based system
  • Position detection system using the satellite-based position detection system and the inertial navigation system.
  • the tolling device can be set up to use position determination data originating from the inertial navigation system instead of a predeterminable number of position determination data of the satellite-based position determination system.
  • the tolling device can be set up to carry out the calculation of the signature from a predeterminable number of location coordinates determined by means of the satellite-based position determination system and a predeterminable number of location coordinates determined by means of the inertial navigation system.
  • a toll system SYS for locating a vehicle FA1, FA2 has a satellite-based position detection system SGS, for example the known “Global Positioning Systems” or GPS system for short, and an inertial navigation system TNS arranged on board the vehicle FA1, FA2
  • SGS satellite-based position detection system
  • TNS inertial navigation system
  • the SYS toll system according to the invention can be implemented in a simple manner with a dual toll system.
  • a dual toll system is understood to mean a toll system that enables both toll payments without communication with a billing center external to the vehicle directly in a toll collection device specially set up for this purpose, and toll payment via a ABZ billing center, with the vehicle in in the second case, have a toll device which is set up for communication with the accounting center ABZ.
  • the vehicles FA1, FA2 each have a tolling device BEI, BE2, which is set up to exchange data with the satellite navigation system SGS and the inertial navigation system TNS, (FIG. 2), the tolling devices BEI, BE2 can be implemented, for example, as chip cards.
  • the tolling device BEI, BE2 can have a GPS module or can be connected to such a module.
  • position correction data can be determined in accordance with a dGPS method and transmitted to the GPS module via a radio network, for example the GSM network, etc.
  • a radio network for example the GSM network, etc.
  • Such a method for transmitting correction data has become known, for example, from WO 94/12892.
  • EP 1 096 230 describes an inertial navigation system. for vehicles, which can be used together with a GPS system or in connection with another navigation system to determine the position of a vehicle.
  • the central problem of inertial navigation is the autonomous determination of the tajectorie traveled, for example, by a vehicle, the orientation and the navigation parameters (speeds, accelerations) from the data supplied by an inertial navigation measuring unit.
  • a reference system must be defined to determine these parameters.
  • the three main systems of inertial navigation are spatially stabilized inertial platforms, strapdown systems and geographically oriented inertial systems ["Simulation of the behavior of a low-cost strapdown IMU under laboratory conditions"; Raul Dorobantu; Technical Inversity Kunststoff, Institute for Astronomical and Physical Geodesy].
  • the combination of a satellite-based position determination system SGS with an inertial navigation system TNS offers the possibility of a continuous position calculation, since position reports also occur when there is no satellite reception (GPS reception). By constantly comparing fluctuating GPS data with the inertial navigation system TNS, the accuracy of the determined position can be significantly increased.
  • GPS receivers or modules known to those skilled in the art and TNS inertial navigation systems can be used.
  • the current location coordinates OKO of the vehicle FAR can be determined in three different ways: 1. Determination of the location coordinates OKO using the inertial navigation system TNS
  • the respective other position detection system that is not currently being used can be used to determine the current location coordinates OKO if the other system fails.
  • the data SGD, TND of the two position determination systems can be compared with one another (permanently or at predeterminable time intervals), or depending on the quality of the data SGD of the satellite navigation system SGS, these data SGD can be substituted by data TND of the inertial navigation system TNS in order to increase them to achieve the accuracy in determining the local coordinates OKO.
  • part of the local coordinates OKO used for the further calculation is determined exclusively with the inertial navigation system TNS and another part exclusively with the satellite-based position detection system SGS.
  • a characteristic signature SIG for example in the form of polygons on which the determined location coordinates OKO are located, can be calculated and calculated at predeterminable intervals for the respective route STR to determine if it is it is a toll route, with routes of a reference map or reference signatures, which are also available, for example, in the form of polygon lines, e.g. B. by means of methods known from the field of pattern recognition for similarity or correspondence, wherein if the signature SIG largely corresponds to a reference signature, the route traveled is characterized as toll and is calculated according to a predefinable billing model.
  • the reference card or reference signatures can be stored either in the tolling device BEI or in the billing center ABZ external to the vehicle.
  • the toll fee can be debited, for example, from a credit stored in the tolling device BEI of the vehicle FA1, which can be topped up using a toll card.
  • a time card or a route credit can also be stored in this toll payment device BEI - depending on the desired billing model.
  • the tolling device BE2 has a communication unit, for example a GSM module, via which the signature SIG or toll charges together with an identifier of the tolling device BE2 are transmitted to a billing center ABZ outside the vehicle and billed there ,
  • a communication unit for example a GSM module
  • the inertial navigation system TNS used does not have to have the quality that is usually required by inertial navigation systems TNS that are used for navigation purposes, since only a short-term accuracy is required - for example for the period of failure of the satellite-based position detection system SGS - whereby the manufacturing costs can be significantly reduced.

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Abstract

Ein Verfahren zur elektronischen Bemautung, bei welchem zur Festsstellung, ob eine mautpflichtige Strecke befahren wird, mittels zumindest eines Positionsermittlungssystems aktuelle Orts-Koordinaten (OKO) eines Fahrzeuges ermittelt werden, wobei die Ermittlung der Orts-Koordinaten (OKO) zumindest zeitweise mittels eines satellitengestützten Positionsermittlungssystems (SGS) erfolgt, wobei anhand von Orts-Koordinaten des Fahrzeuges (FA1, FA2) zumindest eine für die von dem Fahrzeug (FAR) befahrene Strecke charakteristische Signatur berechnet sowie anhand der Signatur (SIG) ermittelt wird, ob die befahrene Strecke mautpflichtig ist, und zumindest bei einem teilweisen Ausfall des satellitengestützten Positionsermittlungssystems (SGS) die Ermittlung der Ortskoordinaten mit einem Trägheitsnavigationssystem (TNS) erfolgt.

Description

EINRICHTUNG ZUR KURZFRISTIGEN UBERBRÜCKUNG DES AUSFALLS DES SATELLΠΈNNAVIGATIONSSIGNALS FÜR DUALE SATELLITENNAVIGATIONSBASIERTE
MAUTSYSTEME
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Bemautung, bei welchem zur Festsstellung, ob eine mautpflichtige Strecke befahren wird, mittels zumindest eines Positionsermittlungssystems aktuelle Orts-Koordinaten eines Fahrzeuges ermittelt werden, wobei die Ermittlung der Ortskoordinaten zumindest zeitweise mittels eines satellitengestützten Positionsermittlungssystems erfolgt.
Weiters betrifft die Erfindung ein Mautsystem zur elektronischen Bemautung, welches zumindest ein satellitengestützten PositionsermitÜungssysten zur Bestimmung der aktuellen Orts-Koordinaten eines Fahrzeuges aufweist.
Ein Mautsystem bzw. ein Verfahren der oben genannten Art sind aus der DE 43 44 433 AI bekannt geworden. Bei dem bekannten Verfahren werden aktuelle Orts-Koordinaten von einem GPS-Empfänger erfasst, und mit den in einer elektronischen Vignette intern gespeicherten Einfahrt/ Ausfahrt-Koordinaten einer Autobahnstrecke verglichen und bei Übereinstimmung der Koordinaten diese mittels des digitalen mobilen Netzwerkes an ein Fahrzeug externes Abrechnungszentrum übertragen, wobei im Abrechnungszentrum aus den übertragenen Daten die zurückgelegten Autobahnkilometer sowie die damit verbundenen Autobahngebühren berechnet werden.
Die WO 95/20801 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und/ oder Verkehrsflächen bei welchem die Positionsdaten des Fahrzeuges mittels eines satelHtengestützten Positionsermittlungssystems erfasst werden und mit den Positionen von virtuellen Mautstellen verglichen werden. Die Positionsdaten können zur Berechnung der Mautgebühren an ein fahrzeugexternes Zentralstelle übermittelt werden, wobei auch eine Berechnung der Gebühren in einer Bemautungsvorrichtung des Fahrzeuges erfolgen kann und die ermittelten Gebühren an die Zentralstelle übermittelt werden, wo sei dann von einem Konto abgebucht werden können. Nachteilig an diesem Verfahren ist vor allem, dass ständig die Position des Fahrzeuges erfasst werden muss und keine Möglichkeit einer anonymen Abbuchung besteht.
Die WO 99/33027 beschreibt ein Verfahren zur Einheb ng von Mautgebühren, bei welchem die aktuelle Position des Fahrzeuges mittels eines satellitengestützten Positionsermittlungssystems bestimmt wird, und zur Berechnung von Mautgebühren mit der Position einer virtuellen Mautstelle verglichen wird, wobei bei Durchfahrt eines Fahrzeuges durch eine physischen Mautstation, eine Kommun-ikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und einer zentralen Mautleitstelle aufgebaut wird um die angefallenen Mautgebühren zu begleichen. Nach erfolgter Bezahlungstransaktion wird zwischen der Mautstation und dem Fahrzeug eine Kommunikationsverbindung aufgebaut wird, über die ein Nachweis der ordnungsgemäßen Bezahlung der Mautgebühr übermittelt wird.
Ein Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, dass bei Ausfall der Kommun-ikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Abrechnungszentrum bzw. zwischen dem Fahrzeug und dem PositionsermitÜungssystem. keine Mautgebühren verrechnet werden können. Ein weitere Nachteil der bekannten Mautsysteme besteht darin, dass bei einem Ausfall des satellitengestützten Positionsermittlungssystems eine Positionsermittlung nicht mehr erfolgen kann. In diesem Fall kann bei den bekannten Mautsystemen eine korrekte Bemautung nicht mehr gewährleistet werden.
Es ist daher eine Auf abe der Erfindung die oben genannten Nachteile zu überwinden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass anhand von Orts-Koordinaten des Fahrzeuges zumindest eine für die von dem Fahrzeug befahrene Strecke charakteristische Signatur berechnet sowie anhand der Signatur ermittelt wird, ob die befahrene Strecke mautpflichtig ist, wobei zumindest bei einem teilweisen Ausfall des satellitengestützten Positionsermittlungssystems die Ermittlung der Ortskoordinaten mit einem Trägheitsnavigationssystem erfolgt.
Es ist ein Verdienst der Erfindung, dass die Benutzung einer mautpflichtigen Strecke auch dann nachgewiesen werden kann, wenn keine permanente Komm.unikati.on zwischen einem Positionsenmttlungssystem und dem Fahrzeug möglich ist, da die Signatur der befahrenen Strecke eine Zuordnung zu mautpflichtigen Strecken gestattet. Durch die Möglichkeit der Ermittlung der Ortskoordinaten mit dem Trägheitsnavigationssystem kann auch bei einem Ausfall des satellitengestützten Positionsermittlungssystems eine korrekte Bemautung sichergestellt werden.
Eine Vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Ermittlung der Ortskoordinaten in einem Empfangsbereich des satellitengestützten Positionsermittlungssystems mittels des satellitengestützten Positionsermittlungssystems und des Trägheitsnavigationssystems erfolgt. Weitere Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass abhängig von der Qualität von Positionsermittltmgsdaten des satellitengestützten Positionsermittlungssystems zur Berechnung der Ortskoordinaten anstelle einer vorgebbaren Anzahl von Positionsermittlungsdaten des satellitengestützten Positionsermittlungssystems Daten des Trägheitsnavigationssystems verwendet werden.
Darüber hinaus kann die Berechnung der Signatur aus einer vorgebbaren Anzahl von mittels des satellitengestützten Positionsermittlungssystems ermittelten Ortskoordinaten und einer vorgebbare Anzahl mittels des Trägheitsnavigationssystems ermittelten Ortskoordinaten erfolgen.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere ein Mautsystem der eingangs genannten Art, welches dazu eingerichtet ist, anhand von Orts- Koordinaten des Fahrzeuges zumindest eine für die von dem Fahrzeug befahrene Strecke charakteristische Signatur zu berechnen sowie anhand der Signatur zu ermitteln, ob die befahrene Strecke mautpflichtig ist, wobei an Bord des Fahrzeuges ein Trägheitsnavigationssystem vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, zumindest bei einem teilweisen Ausfall des satellitengestützten Positionsermittlungssystems die Ermittlung der Ortskoordinaten durchzuführen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist an Bord des Fahrzeuges eine Bemautungsvorrichtung vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, die Ermittlung der Ortskoordinaten in einem Empfangsbereich des satellitengestützten
Positionsermittlungssystems mittels des satellitengestützten Positionsermittlungssystems und des Trägheitsnavigationssystems durchzuführen.
Weiters kann die Bemautungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, abhängig von der Qualität von Positionsermittlungsdaten des satellitengestützten Positionsermittlungssystems zur Berechnung der Ortskoordinaten anstelle einer vorgebbaren Anzahl von Positionsermittlungsdaten des satellitengestützten Positionsermittlungssystems von dem Trägheitsnavigationssystem stammende Positionsermittlungsdaten zu verwenden.
Darüber hinaus kann die Bemautungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, die Berechnung der Signatur aus einer vorgebbaren Anzahl von mittels des satellitengestützten Positionsermittlungssystems ermittelten Ortskoordinaten und einer vorgebbare Anzahl mittels des Trägheitsnavigationssystems ermittelten Ortskoordinaten durchzuführen. Die Erfindung samt weiteren Vorteilen wird im folgenden anhand einiger nicht einschränkender Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Mautsystem,
Fig. 2 einen schematischer Ablauf des erfindungsgemä-ßen Verfahrens,
Gemäß Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßes Mautsystem SYS zur Ortung eines Fahrzeuges FA1, FA2 ein satellitengestütztes Positionserfassungssystems SGS auf, beispielsweise das bekannte „Global Positioning Systems" oder kurz GPS-System, sowie ein an Bord des Fahrzeuges FA1, FA2 angeordnetes Trägheitsnavigationssystem TNS. Mit dem erfindungsgemäßen Mautsystem SYS lässt sich, wie im folgenden noch näher erläutert, auf einfache Weise ein duales Mautsystem realisieren.
Unter duale Mautsystem wird in diesem Dokument ein Mautsystem verstanden, welches sowohl eine Entrichtung der Mautgebühren ohne eine Kommunikation mit einem fahrzeugexternen Abrechnungszentrum direkt in einer eigens dafür eingerichteten Bemautungsvorrichtung des Fahrzeuges, als auch eine Entrichtung der Mautgebühren über ein Abrechnungszentrum ABZ ermöglicht, wobei das Fahrzeug in dem zweiten Fall eine Bemautungsvorrichtung aufweisen uss die zur Kommunikation mit dem Abrechnungszentrum ABZ eingerichtet ist.
Zur Ermittlung der aktuellen Orts-Koordinaten OKO weisen die Fahrzeuge FA1, FA2 je eine Bemautungsvorrichtung BEI, BE2 auf, die dazu eingerichtet ist, mit dem Satellitennavigationssystem SGS und dem Trägheitsnavigationssystems TNS, Daten auszutauschen (Fig. 2), wobei die Bemautungsvorrichtungen BEI, BE2 beispielsweise als Chipkarten realisiert sein können.
Handelt es sich bei dem Satellitennavigationssystem SGS um das GPS-System, so kann die Bemautungsvomchtung BEI, BE2 ein GPS-Modul aufweisen bzw. mit einem derartigen Modul verbunden sein. Zur Steigerung der Genauigkeit können Positionskorrekturdaten gemäß einem dGPS- Verfahren ermittelt und über ein Funknetz, beispielsweise das GSM- Netz, etc, an das GPS-Modul übermittelt werden. Ein derartiges Verfahren zur Übertragung von Korrekturdaten ist beispielsweise aus der WO 94/12892 bekannt geworden.
Zur Strecken- bzw. Positionsbestimmung mittels GPS und dGPS siehe beispielsweise: „Umgebungserfassung auf Basis lernender digitaler Karten zur vorausschauenden Konditionierung von Fahrerassistenzsystemen"; Michael Schraut; Dissertation an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der technischen Universität München.
Auch Trägheitsnavigationssysteme TNS sind in großer Zahl bekannt geworden. So beschreibt etwa die EP 1 096 230 ein Trägheitsnavigationssystem. für Fahrzeuge, welches gemeinsam mit einem GPS-System oder in Verbindung mit einem anderen Navigationssystem dazu verwendet werden kann, die Position eines Fahrzeuges zu bestimmen.
Das zentrale Problem der Trägheitsnavigation ist bekannterweise die autonome Bestimmung der beispielsweise von einem Fahrzeug zurückgelegten Tajektorie, der Orientierung und der Navigationsparameter (Geschwindigkeiten, Beschleunigungen) aus der von einer Trägheitsnavigationsmesseinheit gelieferten Daten. Für die Bestimmung dieser Parameter ist ein Referenzsystem festzulegen. Die drei Hauptsysteme der Trägheitsnavigation stellen räumlich stabilisierte Trägheitsplattformen, Strapdown-Systeme und geographisch orientierte Trägheitssysteme dar [„Simulation des Verhaltens einer low-cost Strapdown IMU unter Laborbedingungen"; Raul Dorobantu; Technische Inversität München, Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie].
Die Kombination eines satellitengestützten Positionsermittlungssystems SGS mit einem Trägheitsnavigationssystem TNS bietet die Möglichkeit einer kontinuierlichen Positionsberechnung, da Positionsmeldungen auch dann erfolgen, wenn kein Satelliten- Empfang (GPS-Empfang) gegeben ist. Durch einen ständigen Abgleich schwankender GPS- Daten mit dem Trägheitsnavigationssystem TNS kann darüber hinaus die Genauigkeit der ermittelten Position wesentlich erhöht werden.
So bereitet der Empfang von GPS-Signalen in großen Städten vielfach Schwierigkeiten, da GPS-Signale von hohen Gebäuden blockiert und reflektiert werden können. Diese Reflektionen verursachen normalerweise Ortungsprobleme, sodass die Ortskoordinaten OKO des Fahrzeuges FA1, FA2 nicht eindeutig bestimmt werden können. Mittels des Trägheitsnavigationssystems TNS können diese Ortungsfehler vermieden werden.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens können dem Fachmann bekannte handelsübliche GPS-Empfänger bzw. -Module sowie Trägheitsnavigationssysteme TNS herangezogen werden.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Bestimmung der aktuellen Ortskoordinaten OKO des Fahrzeuges FAR auf drei verschiedene Arten erfolgen: 1. Bestimmung der Ortskoordinaten OKO mittels des Trägheitsnavigationssystems TNS
2. Bestimmung der Ortskoordinaten OKO mittels des Satellitennavigationssystems SGS
3. Bestimmung der Ortskoordinaten OKO mittels des Satellitennavigationssystems SGS und des Trägheitsnavigationssystems TNS.
In dem ersten bzw. zweiten Fall kann das jeweils andere, aktuell nicht zum Einsatz kommende PositionsermitÜungssystem dazu verwendet werden, bei einem Ausfall des anderen Systems die ErmitÜung der aktuellen Ortskoordinaten OKO durchzuführen.
In der dritten Variante können die Daten SGD, TND der beiden Positionsermittlungssysteme (permanent oder in vorgebbaren Zeitintervallen) miteinander abgeglichen werden, oder abhängig von der Qualität der Daten SGD des Satellitennavigationssystems SGS diese Daten SGD durch Daten TND des Trägheitsnavigationssystems TNS substituiert werden, um eine Erhöhung der Genauigkeit in der Ermittlung der Ortskoordinaten OKO zu erzielen.
Allen drei Varianten ist jedoch gemeinsam, dass durch sie eine kontinuierliche Positionserfassung des Fahrzeuges gewährleistet ist - siehe dazu auch: „ Zur Erweiterung einer im Telematikbereich eingesetzten Navigationseinheit tun einen Rotationssensor; Rita Tschammer Osten; Diplomarbeit an der technischen Universität München, Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie". Die von den beiden unterschiedlichen Systemen stammenden Positionsdaten SGD, TND können zur weiteren Verarbeitung der Bemautungsvorrichtung BEI, BE2 zugeführt werden.
Natürlich ist es auch möglich, dass ein Teil der zur weiteren Berechnung herangezogenen Ortskoordinaten OKO ausschließlich mit dem Trägheitsnavigationssystem TNS und ein anderer Teil ausschließlich mit dem satellitengestützten PositionsermitÜungssystem SGS ermittelt wird.
Anhand der von der Bemautungsvorrichtung BEI, BE2 ermittelten Orts-Koordinaten OKO kann dann auf die im folgenden beschriebene Art die Feststellung erfolgen, ob die befahrene Strecke STR mautpflichtig ist.
Aus den erhaltenen Orts-Koordinaten OKO kann gemäß Fig. 2 in den fahrzeugseitigen Bemautungsvorrichtungen BEI, BE2 in vorgebbaren Intervallen für die jeweils befahrene Strecke STR eine charakteristische Signatur SIG, beispielsweise in Form von Polygonzügen, auf welchem ermittelte Orts-Koordinaten OKO liegen, berechnet und zur Feststellung, ob es sich um eine mautpflichtige Strecke handelt, mit Strecken einer Referenzkarte bzw. Referenzsignaturen, die beispielsweise ebenfalls in Form von Polygonzügen vorliegen, z. B. mittels aus dem Bereich der Mustererkennung bekannter Methoden auf Ähnlichkeit bzw. Übereinstimmung verglichen werden, wobei bei einer weitgehenden Übereinstirnmung der Signatur SIG mit einer Referenzsignatur die befahrene Strecke als mautpflichtig charakterisiert und nach einem vorgebbaren Abrechnungsmodell verrechnet wird. Die Referenzkarte bzw. Referenzsignaturen können hierbei entweder in der Bemautungsvorrichtung BEI oder in dem fahrzeugexternen Abrechnungszentrum ABZ abgelegt sein.
1h dem ersten Fall kann die Mautgebühr beispielsweise von einem in der Bemautungsvorrichtung BEI des Fahrzeuges FA1 abgelegten Guthaben abgebucht werden, welches mittels einer Mautwertkarte aufladbar ist. Das Übertragen des Guthabens von der Wertkarte in die Bemautungsvorrichtung kann, wie z. B. aus dem Gebiet der Mobilfunktelefonie bekannte Weise erfolgen. Auch können in dieser Bemautungsvorrichtung BEI eine Zeitkarte oder ein Streckenguthaben abgelegt sein - je nach gewünschtem Abrechnungsmodell.
Eine andere Möglichkeit, die Mautgebühren abzurechnen, besteht darin, dass die Bemautungsvorrichtung BE2 eine Kom-mttnikationseinheit, beispielsweise ein GSM-Modul aufweist, über welche die Signatur SIG oder Mautgebühren samt einer Kennung der Bemautungsvorrichtung BE2 an ein fahrzeugexternes Abrechnungszentrum ABZ übertragen und dort verrechnet werden.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass das verwendete Trägheitsnavigationssystem TNS nicht die Güte aufweisen muss, welche üblicherweise von Trägheitsnavigationssystemen TNS verlangt wird, die zu Navigationszwecken eingesetzt werden, da nur eine Kurzzeitgenauigkeit erforderlich ist - beispielsweise für den Zeitraum des Ausfalls des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems SGS - wodurch sich die Herstellungskosten wesentlich verringern lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur elektronischen Bemautung, bei welchem zur Festsstellung, ob eine mautpflichtige Strecke befahren wird, mittels zumindest eines PositionsermitÜungssystems aktuelle Orts-Koordinaten (OKO) eines Fahrzeuges ermittelt werden, wobei die Ermittlung der Ortskoordinaten (OKO) zumindest zeitweise mittels eines satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von Orts-Koordinaten (OKO) des Fahrzeuges (FA1, FA2) zumindest eine für die von dem Fahrzeug (FA1, FA2) befahrene Strecke charakteristische Signatur (SIG) berechnet sowie anhand der Signatur (SIG) ermittelt wird, ob die befahrene Strecke mautpflichtig ist, wobei ztuxrindest bei einem teilweisen Ausfall des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) die Ermittlung der Ortskoordinaten (OKO) mit einem Trägheitsnavigationssystem (TNS) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Ortskoordinaten (OKO) in einem Empfangsbereich des satellitengestützten Positionsermittlungssystems (SGS) mittels des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) und des Trägheitsnavigationssystems (TNS) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Qualität von PositionsermitÜungsdaten (SGD) des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) zur Berechnung der Ortskoordinaten (OKO) anstelle einer vorgebbaren Anzahl von Positionsermittlungsdaten (SGD) des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) Positionsermittlungsdaten (TND) des Trägheitsnavigationssystems (TNS) verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Signatur (SIG) aus einer vorgebbaren Anzahl von mittels des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) ermittelten Ortskoordinaten (OKO) und einer vorgebbare Anzahl mittels des Trägheitsnavigationssystems (TNS) ermittelten Ortskoordinaten (OKO) erfolgt.
5. Mautsystem (SYS) zur elektronischen Bemautung, welches zumindest ein satellitengestützten PositionsermitÜungssystem (SGS) zur Bestimmung der aktuellen Orts-Koordinaten (OKO) eines Fahrzeuges aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mautsystem (SYS) dazu eingerichtet ist, anhand von Orts-Koordinaten (OKO) des Fahrzeuges (FAR) zumindest eine für die von dem Fahrzeug (FAR) befahrene Strecke charakteristische Signatur (SIG) zu berechnen sowie anhand der Signatur (SIG) zu ermitteln, ob die befahrene Strecke mautpflichtig ist, wobei an Bord des Fahrzeuges (FA1, FA2) ein Trägheitsnavigationssystem (TNS) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, zumindest bei einem teilweisen Ausfall des satellitengestützten Positionsermittlungssystems (SGS) die Ermittiung der Ortskoordinaten (OKO) durchzuführen.
6. Mautsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an Bord des Fahrzeuges eine Bemautungsvorrichtung (BEI, BE2) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, die Ermittlung der Ortskoordinaten (OKO) in einem Empfangsbereich des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) mittels des satellitengestützten Positionsermittlungssystems (SGS) und des Trägheitsnavigationssystems (TNS) durchzuführen.
7. Mautsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bemautungsvorrichtung (BEI, BE2) dazu eingerichtet ist abhängig von der Qualität von PositionsermitÜt gsdaten (SGD) des satellitengestützten Positionsermittlungssystems (SGS) zur Berechnung der Ortskoordinaten (OKO) anstelle einer vorgebbaren Anzahl von PositionsermitÜungsdaten (SGD) des satellitengestützten Positionsermittlungssystems (SGS) von dem Trägheitsnavigationssystem (TNS) stammende Positionsermittlungsdaten (TND) zu verwenden.
8. Mautsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bemautungsvorrichtung (BEI, BE2) dazu eingerichtet ist, die Berechnung der Signatur (SIG) aus einer vorgebbaren Anzahl von mittels des satellitengestützten PositionsermitÜungssystems (SGS) ermittelten Ortskoordinaten (OKO) und einer vorgebbare Anzahl mittels des Trägheitsnavigationssystems (TNS) ermittelten Ortskoordinaten (OKO) durchzuführen.
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