EP1701322B1 - Verfahren und System zum Erfassen eines Objekts - Google Patents

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EP1701322B1
EP1701322B1 EP06004337A EP06004337A EP1701322B1 EP 1701322 B1 EP1701322 B1 EP 1701322B1 EP 06004337 A EP06004337 A EP 06004337A EP 06004337 A EP06004337 A EP 06004337A EP 1701322 B1 EP1701322 B1 EP 1701322B1
Authority
EP
European Patent Office
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fix
entry area
area
fixes
valid
Prior art date
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Active
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EP06004337A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1701322A2 (de
EP1701322A3 (de
Inventor
Christian Dr.-Ing. Robl
Thomas Dipl.-Ing. Freissler (FH)
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.)
Vodafone Holding GmbH
Original Assignee
Vodafone Holding GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1701322A2 publication Critical patent/EP1701322A2/de
Publication of EP1701322A3 publication Critical patent/EP1701322A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1701322B1 publication Critical patent/EP1701322B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/123—Traffic control systems for road vehicles indicating the position of vehicles, e.g. scheduled vehicles; Managing passenger vehicles circulating according to a fixed timetable, e.g. buses, trains, trams
    • G08G1/127—Traffic control systems for road vehicles indicating the position of vehicles, e.g. scheduled vehicles; Managing passenger vehicles circulating according to a fixed timetable, e.g. buses, trains, trams to a central station ; Indicators in a central station
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for detecting an object, in particular for detecting the position of an object in a geographical area.
  • a detection system for vehicles with GPS receives its received coordinate signal to a detection system, whereby selected road maps are subdivided into suitable sections. Each section is in turn subdivided into digital rectangular sectors, so that the coordinates of the respectively detected vehicle can be assigned to the rectangular sectors.
  • the length of the sectors is chosen depending on the area to be monitored. For example, in the case of a toll route, such as a highway, the length of the sections may be laid from exit to exit. The length of the sectors in the sections is chosen so that they fit into the section and as few sectors as possible must be used.
  • Recognition of the entry of a vehicle into a sector generally takes place in known methods by the definition of an entry surface around a predetermined entry point. The current position of the vehicle is checked to see if it is in the entrance area. If the affiliation of the current position to the entry surface is detected, it can be assumed that the vehicle has moved into the area of the sector. This result is also referred to as recognition of the sector.
  • EP 1 120 749 A1 Another method is in EP 1 120 749 A1 described.
  • a charging system is described. This is an area in which fees to raise are surrounded with a core zone.
  • a buffer zone around the core zone is considered.
  • a probability zone is placed around the GPS position of a vehicle. Fees are charged by checking the overlap of the probability zone and the core or buffer zone.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a system in which an object can be reliably detected in a section even with poor coverage by a positioning system.
  • the invention is based on the finding that this object can be achieved by using a variable entry surface for the detection of an object in a geographical area, for example on a road.
  • the object is achieved in particular by a method for detecting an object with a satellite-based position determination system, the method comprising the following steps.
  • a position indication is transmitted to a detection system by a terminal assigned to the object, the detection system having at least one computer unit and at least one digital map of a geographical area in which at least one path in the geographical area is overlaid by at least one marker comprises at least two definition points.
  • the inventive method is characterized in that for detecting the Object on the route of the geographical area a variable entrance surface, which is defined with respect to a transmitted position information, is used, and it is checked whether at least one definition point of the marker lies in the entrance surface.
  • an object is preferably a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the geographic area may be, for example, a country, a city or a district. Routes in these geographic areas may be, in particular, roads, such as highways or highways.
  • the marking may represent a so-called corridor, which is defined by a longitudinal extension and optionally a width extension.
  • the corridor may cover a portion of a road, particularly a highway section between entry and exit, on the digital map.
  • fixes The position information that is transmitted to the detection system are also referred to below as fixes.
  • variable entrance surface is used.
  • a variable surface is designated as a surface which can be designed differently for different position information.
  • variable entry surface By using such a variable entry surface, a variety of advantages can be achieved. On the one hand, disturbances in the transmission of the position information can be taken into account. Furthermore, the entrance surface can serve to detect more than one mark.
  • the entrance surface is varied with respect to its position. This makes it possible to choose a reference point for the entrance surface, which is suitable for the assessment of the detection of a mark, in particular a corridor. This is advantageous in comparison to the fixing of an entry surface to a point specified in the digital map.
  • the position of the entrance surface is changed depending on the current valid position information.
  • the current position is selected as the reference point for the entrance surface, that is, the entrance surface is placed around this point. If necessary, several definition points of markings may lie within this entry surface.
  • the definition point in particular the corridor starting point (entry point), is determined with the smallest distance to the current position specification, that is to the current GPS position.
  • the direction of movement of the vehicle in particular the direction of travel, can be used in addition to the distance between the position indication and the definition point become.
  • a marking is preferably only recognized as recognized if the difference between the entry angle in a marking and the direction of travel is below a threshold value.
  • the recognition of the label can be additionally checked by determining the presence of further fixes in the label before the label is uniquely identified.
  • the entry surface is particularly preferably varied in size, in particular increased. As a result, faults in the determination of the position information or in the transmission of the position information can be taken into account.
  • a fixed area around a definition point of a mark for checking the entry into a route in particular the driving on a road or the entry into a track area is used, it may, for example, in the lack of coverage of GPS signals.
  • none of the position information lies in the area even though the vehicle is on the route, that is, there are sufficient position indications in the marking.
  • variable area in which the size of the entrance surface can be changed, in particular can be increased, then even in cases of lack of coverage a mark can be reliably detected. It is possible according to the invention that for two or more positional information which can follow one another, in each case an area of the same size is used, that is to say that only the position of the area but not its size is varied.
  • the entry surface can be varied with respect to their shape.
  • the shape of the entrance surface is preferably a rectangle. This form is particularly advantageous with respect to the data to be stored and the calculation of a change in the area.
  • a variation of this shape of the entrance surface is, for example, the increase in length and / or width.
  • the variation of the shape thus results according to the invention preferably in an entrance surface having a larger dimension in one direction than in the other directions.
  • the direction of the largest dimension of the direction of movement of the object is set opposite.
  • two or more position indications which can follow one another to use one surface of the same shape, that is to say that only the position of the surface and optionally its size, but not its shape, is varied.
  • the variation of the size of the entrance surface may be limited by predetermined thresholds. It can thus be prevented that unrealistic values are included in the verification of the detection.
  • a minimum value and a maximum value for the size of the area are set.
  • the maximum value can serve to minimize the computer power to be expended.
  • the method preferably comprises a judging step for judging the validity of the transmitted position information. In this way it can be ensured that an entry surface is calculated or determined only for positions of the object which represent a representative reproduction of the actual position of the object.
  • the satellite transmission in particular a dilution of precision (DOP), the distance between received position data and / or the direction of movement of the object can be taken into account.
  • DOP dilution of precision
  • fixes are invalid due to lack of availability or non-plausible position information.
  • the entrance surface is varied. If, for example, it is determined during the check that this is an invalid fix, it is not necessary to change the area calculated for the last fix. In this case, the last fix is kept, so that neither the position, the size nor the shape of the entrance surface is changed. In this case can also be renewed Verification of the presence of a definition point in the entrance surface can be omitted.
  • the size and / or the shape of the entrance surface is changed.
  • the result of the assessment step is compared with the result of the previously obtained result.
  • the entry area is changed.
  • This current fix thus represents the first fix after a fix failure.
  • the new entrance surface then differs in the position and the size and preferably in the form of the last calculated entrance surface.
  • this can be adapted to any disturbances in the determination of the position of the object by the position detection system.
  • the dimension of the entrance surface is determined in a particularly preferred embodiment of the invention when detecting a valid position specification and at least one previously detected invalid position information by the distance between the current valid position information and the last previously received valid position information.
  • This embodiment may also be advantageous for the consideration of the first position indication after the terminal has been switched on.
  • the last valid fix received prior to the termination of the terminal can be stored and the distance between this stored fix and the first valid fix after the terminal is turned on can be used as a distance by which the area is increased.
  • the fictitious distance can be determined, for example, as a function of the maximum achievable distance per unit of time.
  • the statically calculated area can be increased by this accumulated distance in all directions.
  • the method according to the invention is particularly preferably used for determining a route utilization by a vehicle.
  • the reliable recognition of a mark is of particular importance. If a mark is detected, that is, the vehicle enters a route, so may be charged for the use of the track fee. This charging is done with the present invention even in cases of temporary shading of the GPS antenna of the receiver to the vehicle or other disorders reliably allows.
  • the present invention relates to a system for detecting an object with a satellite-based position determination system, wherein the detection system comprises at least one computer unit which communicates with a terminal associated with the object at least temporarily for the transmission of received position information and the computer unit comprises a memory in which a digital road map of a geographical area is present, in which at least one route in the geographical area is overlaid by at least one marking which comprises at least two definition points.
  • the system is characterized in that the detection system has a calculation unit for calculating an entrance surface around a received position specification and a checking unit for checking the membership of a definition point to the entry surface.
  • a switching element is provided in the calculation unit, which serves for switching between a dynamic calculation of the area and a static calculation of the area.
  • the static calculation of the area is the calculation in which only the position of the entrance area to a previously calculated entrance area is changed. The size of the area and its shape are not changed compared to the previously calculated area.
  • the dynamic calculation of the area is the calculation in which the position and the size and preferably also the shape is changed to a previously calculated entrance area.
  • the detection system preferably comprises a judgment unit for judging the validity of a position indication, and the judgment unit is connected to the calculation unit.
  • connection between the assessment unit and the calculation unit makes it possible to switch between a dynamic and a static calculation on the basis of the recognized validity or invalidity and, if appropriate, due to the change of validity to invalidity and vice versa.
  • the units and elements of the system according to the invention can be at least partially summarized.
  • the elements and units of the system may be at least partially configured as a software program.
  • FIG. 1 a coordinate system is shown in which the coordinates of a geographical area can be stored in the form of a digital map (not shown).
  • digital maps certain routes, in particular roads, can be overlaid with markings 1 for identification purposes.
  • markings 1 for identification purposes.
  • This marking 1 represents a so-called corridor and will also be referred to as such below.
  • the corridor 1 is indicated by two definition points 2, 3, between which a polygon 5, in particular a straight line, runs.
  • the corridor 1 is assigned a width 4.
  • a corridor 1 essentially encloses a rectangular area in the coordinate system that can be superimposed on a section of a route, in particular a motorway section between driveway and exit (not shown).
  • One of the definition points 2, 3 of the mark represents the starting point 2 or entry point of the corridor 1
  • the second definition point 3 represents the end point of the corridor 1.
  • An object 6 in particular a vehicle moving in the geographical area can be detected using a position detecting system 7.
  • a satellite-based position determining system 7 in particular GPS (Global Positioning System) is used.
  • satellite signals are received from and received from a terminal 8 provided on or in the vehicle 6, which is also referred to as an on-board unit (OBU) a position is determined.
  • This position information is transmitted from the terminal 8 to a central computer unit 9 and can be further processed there.
  • fixes F u , F are shown, from which the distance traveled by the vehicle 6 can be recognized.
  • the accuracy of the position information that can be obtained with a GPS system 7 is relatively high. Nevertheless, due to the tolerances of the accuracy and the fact that a vehicle 6 can travel on a road not only on a driving line, it is relatively unlikely that when entering a route a fix F corresponds exactly to the coordinates of the starting point 2 of the corridor 1 , However, since the vehicle 6 actually enters the corridor 1, this must be recognized.
  • the detection of the entry into a corridor 1 is also referred to as recognition of the corridor 1.
  • an area 10 can be defined, which lies around the start point 2 of the corridor 1.
  • This surface 10 according to the prior art is in the FIG. 1 shown as a dashed line.
  • This area is a circular area whose center is the entry point 2 of the corridor 1.
  • the size of the surface 10 is determined by a predetermined value, in particular the radius.
  • FIG. 1 In a GPS system 7, it may be due to a temporary shielding of the GPS receiver 8 or due to other circumstances, with reference to FIG. 3 Be explained, come to the fact that some position information of the vehicle 6 are not detected or invalid.
  • These position indications F u which are also referred to as invalid fix, are in FIG. 1 represented by rhombuses. Only after the termination of the shielding or the fixed failure for other reasons, a valid fix F is detected again. In the in FIG. 1 illustrated embodiment, this first valid fix F after the failure in the corridor 1 but outside the area set around the entry point 2 of the corridor 10. Thus, although the vehicle 6 travels the corridor 1 associated route, the corridor 1 is not recognized become.
  • an entry surface 11 is placed around the first valid Fix F after a fixed failure.
  • the surface 11 has the shape of a rectangle and can thus be described with little data.
  • the entrance surface 11 is calculated dynamically.
  • the size of the surface 11 is increased starting from a predetermined area size.
  • the surface 11 in the direction of travel R (see FIG. 2 ) opposite direction increases so far that the last taken before the fix failure valid fix F is on the edge of the new entrance surface 11 '.
  • this area 11 'lies in the FIG. 1 also the starting point 2 of the corridor 1. In this way, in the constellation of FIG. 1 entrance to Corridor 1 is detected despite the fixed failure.
  • FIG. 2 shows a fix F in the coordinate system with a defined by this fix F entrance surface 11.
  • This entrance surface 11 is defined by a coordinate point, and their extent in the x-direction and in the y-direction.
  • the vehicle 6 moves from the position indicated by the fix F in the direction of travel represented by the arrow R. If a fixed failure is detected, then increases the entrance surface 11 opposite to the direction of travel.
  • This dynamically enlarged entrance surface 11 ' is indicated by the dashed line.
  • the dimension of the entrance surface 11 thus remains fixed on a parameterizable, that is predetermined value, for example, 100m.
  • the entry surface 11 can be increased in the opposite direction of travel R as a function of the last valid and the current valid position in the first valid Fix F for fixed failures, thus obtaining the surface 11 '.
  • the dimension of the entry surface 11 'with respect to the static entry surface 11 remains unchanged.
  • an entrance surface 11 is only increased up to an adjustable value, for example 1000 m.
  • the associated corridor 1 is recognized.
  • the recognition of the corridor 1 can additionally be checked by ascertaining the presence of further fixes F in the corridor 1 before it is uniquely identified.
  • the GPS positions or fixes F must lie within a predetermined distance from the corridor 1 modeled as a polygonal line 5, that is to say have a smaller distance from the polygonal line 5 of the corridor 1 than the width 4 assigned to the corridor.
  • FIG. 4 schematically represented by a statechart.
  • the position of the last invalid fix is overwritten with the new invalid fix.
  • the entrance surface 11 ' is then calculated by subtracting between the x and y coordinates of the last valid fix and the current position, that is, the current valid fix. After this dynamically calculated entrance surface 11 ', if the next obtained fix F represents a valid fix, then a static calculation of the surface 11 is switched over again.
  • a minimum size and a maximum size of the area are taken into account.
  • the minimum size is the size used in the static calculation.
  • the size of the entrance surface 11 in the dynamic calculation only in the direction that is opposite to the direction of travel can be increased.
  • the enlargement of the area 11 in all directions can be used in particular in the case of the so-called time-to-first-fix.
  • the last valid fix F represents the fix that was detected and stored before switching off the terminal 8, in particular the OBU.
  • Fix F In the first after the OBU 8 is turned on Fix F is still no direction known.
  • the Entry surface 11 'in all directions per missing fix F u be increased.
  • it is also possible for the calculation of the size of the entrance surface 11 'to use the time from switching on of the OBU 8 to the first valid fix F as a determination variable.
  • a fictitious distance is summed up for each missing fix F u from the switching on of the OBU 8.
  • the distance can be determined, for example, as a function of the maximum achievable distance per unit of time. If, for example, a speed of 50 m / s is assumed and every second the presence of a fix F, F u is checked, then a distance of 50 m must be assumed for each missing fix F u .
  • the statically calculated area can be increased by this accumulated distance in all directions.
  • the assessment of whether a received fix is a valid fix can be done through a filter. Fixes become invalid due to lack of availability or due to implausible GPS data.
  • a permissive range for a fix F ' can be defined, which is obtained after a fix F in time.
  • the in FIG. 3 shown admissibility range 12 applies for low speeds in the fix F ', especially for speeds below a speed threshold.
  • a fix F ' which is in the immediate vicinity 2 of the previously recorded fix F', be valid. This represents the so-called Kriechfall, in which a vehicle moves at very low speed.
  • the admissibility range is limited to an angle range 2 ⁇ which is around the direction of travel R of the vehicle at the first fix F is.
  • the next fix F ' may be in any direction about the first fix F. Due to the speed that is used for the admissibility range 12, a maximum distance 14 can also be defined. If the distance between Fix F and Fix F 'is greater than the maximum value, the Fix F' is invalid.
  • a fix F ' which is detected at a speed below the minimum speed or at a higher speed, is recognized as permissible, although it is outside of the in the FIG. 3 has shown admissibility range 12, in particular a greater distance than the maximum distance 14 to the fix F has. This is the case when the speed of the previously recorded fix F is greater than the minimum speed. As a result, a temporary shielding of the receiver, which is the case in particular during a tunnel journey, is taken into account. If the recorded fix F corresponds to the last fix taken before entering the tunnel, then the next fix F 'that is detected will be the first fix available after leaving the tunnel. However, this fix F 'will generally lie outside the range of admissibility 12 defined for normal driving. Since the speed of the fix F on entry into the tunnel is above the minimum speed, this situation can be detected and the fix lying outside the admissibility range 12 can be recognized as permissible or at least valid.
  • the quality of the fix that is, possibly prevailing influences of satellite constellations reflections, is taken into account.
  • phase response of filtering the fixes with respect to their validity can be chosen so that the filter output can still calculate a valid GPS position, although the actual GPS fix is already no longer valid.
  • corridors can thus be reliably detected by means of GPS, even if limited GPS availability exists.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erfassen eines Objektes, insbesondere zum Erfassen der Position eines Objektes in einem geographischen Bereich.
  • In der DE 101 49 991 A1 ist ein Erfassungssystem für Fahrzeuge mit GPS beschrieben. Bei diesem Verfahren wird von einem Fahrzeug sein empfangenes Koordinatensignal an ein Erfassungssystem übermittelt, wobei ausgewählte Straßenkarten in geeignete Abschnitte unterteilt sind. Jeder Abschnitt ist wiederum in digitale Rechtecksektoren unterteilt, so dass die Koordinaten des jeweils erfassten Fahrzeuges den Rechtecksektoren zugeordnet werden können. Die Länge der Sektoren wird in Abhängigkeit des zu überwachenden Gebietes gewählt. Im Falle einer gebührenpflichtigen Strecke, wie beispielsweise einer Autobahn, kann die Länge der Abschnitte beispielsweise von Ausfahrt zu Ausfahrt gelegt werden. Die Länge der Sektoren in den Abschnitten wird so gewählt, dass diese in den Abschnitt passen und möglichst wenige Sektoren verwendet werden müssen.
  • Das Erkennen des Einfahrens eines Fahrzeuges in einen Sektor erfolgt bei bekannten Verfahren in der Regel durch die Definition einer Eintrittsfläche um einen vorgegebenen Eintrittspunkt. Die aktuelle Position des Fahrzeuges wird daraufhin überprüft, ob diese in der Eintrittsfläche liegt. Wenn die Zugehörigkeit der aktuellen Position zu der Eintrittsfläche erkannt wird, ist davon auszugehen, dass das Fahrzeug in den Bereich des Sektors eingefahren ist. Dieses Ergebnis wird auch als Erkennen des Sektors bezeichnet.
  • Ein weiteres Verfahren ist in EP 1 120 749 A1 beschrieben. Hierbei wird ein Gebührenerhebungssystem beschrieben. Hierbei wird ein Gebiet, in dem Gebühren zu erheben sind mit einer Kernzone umgeben. Zusätzlich wird eine Pufferzone um die Kernzone berücksichtigt. Um die GPS Position eines Fahrzeuges wird eine Wahrscheinlichkeitszone gelegt. Das Erheben von Gebühren erfolgt durch Überprüfung der Überlappung der Wahrscheinlichkeitszone und der Kern- oder Pufferzone.
  • Der Nachteil dieser Systeme und Verfahren liegt darin, dass ein Fahrzeug bei mangelnder Abdeckung durch das satellitenbasierte Positionsbestimmungssystem in einem Sektor selbst dann nicht erfasst wird, wenn es sich in dem Sektor befindet, nur weil die Eintrittsfläche nicht erfasst wurde.
  • Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren und ein System zu schaffen, bei denen ein Objekt auch bei mangelhafter Abdeckung durch ein Positionsbestimmungssystem zuverlässig in einem Abschnitt erfasst werden kann.
  • Merkmale und Vorteile, die bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden, gelten -soweit anwendbar- entsprechend für das erfindungsgemäße System und umgekehrt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem für die Erfassung eines Objektes in einem geographischen Bereich, beispielsweise auf einer Straße, eine variable Eintrittsfläche verwendet wird.
  • Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Verfahren zum Erfassen eines Objektes mit einem satellitengestützten Positionsbestimmungssystem gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst. Von einem dem Objekt zugeordneten Endgerät wird eine Positionsangabe an ein Erfassungssystem übermittelt, wobei das Erfassungssystem zumindest eine Rechnereinheit aufweist und in dem Erfassungssystem zumindest eine digitale Karte eines geographischen Bereiches vorliegt, in der mindestens einer Strecke in dem geographischen Bereich mindestens eine Markierung überlagert ist, die zumindest zwei Definitionspunkte umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zum Erfassen des Objektes auf der Strecke des geographischen Bereiches eine variable Eintrittsfläche, die bezüglich einer übermittelten Positionsangabe definiert wird, verwendet wird, und überprüft wird, ob mindestens ein Definitionspunkt der Markierung in der Eintrittsfläche liegt.
  • Als Objekt wird im Sinne dieser Erfindung vorzugsweise ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, bezeichnet. Der geographische Bereich kann beispielsweise ein Land, eine Stadt oder ein Bezirk sein. Strecken in diesen geographischen Bereichen können insbesondere Straßen, beispielsweise Autobahnen oder Landstraßen, sein. Schließlich kann die Markierung einen so genannten Korridor darstellen, der durch eine Längserstreckung und gegebenenfalls eine Breitenerstreckung definiert wird. Der Korridor kann beispielsweise einen Teil einer Straße, insbesondere einen Autobahnabschnitt zwischen Auf- und Abfahrt, auf der digitalen Karte abdecken. Die Positionsangaben, die an das Erfassungssystem übermittelt werden, werden im Folgenden auch als Fixes bezeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird eine variable Eintrittsfläche verwendet. Als variable Eintrittsfläche wird im Sinne dieser Erfindung eine Fläche bezeichnet, die für unterschiedliche Positionsangaben unterschiedlich ausgelegt werden kann.
  • Durch die Verwendung einer solchen variablen Eintrittsfläche kann eine Vielzahl von Vorteilen erzielt werden. Zum einen können Störungen bei der Übermittlung der Positionsangaben Berücksichtigung finden. Weiterhin kann die Eintrittsfläche zur Erkennung von mehr als nur einer Markierung dienen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Eintrittsfläche bezüglich ihrer Lage variiert. Hierdurch wird es ermöglicht einen Referenzpunkt für die Eintrittsfläche zu wählen, der für die Beurteilung des Erfassens einer Markierung, insbesondere eines Korridors, geeignet ist. Dies ist im Vergleich zu der Fixierung einer Eintrittsfläche an einen in der digitalen Karte vorgegebenen Punkt von Vorteil.
  • Besonders bevorzugt wird die Lage der Eintrittsfläche in Abhängigkeit der aktuellen gültigen Positionsangaben verändert. Insbesondere wird die aktuelle Positionsangabe als Referenzpunkt für die Eintrittsfläche gewählt, das heißt die Eintrittsfläche um diesen Punkt gelegt. Innerhalb dieser Eintrittsfläche können gegebenenfalls mehrere Definitionspunkte von Markierungen liegen. Somit kann der Eintritt des Fahrzeuges in eine von mehreren Strecken überprüft werden. Erfindungsgemäß wird der Definitionspunkt, insbesondere der Korridor-Startpunkt (Entry-Point), mit dem geringsten Abstand zur aktuellen Positionsangabe, das heißt zur aktuellen GPS-Position, bestimmt. Um ein fälschliches Erfassen einer Markierung zu verhindern, die beispielsweise auftreten kann, wenn ein Fahrzeug eine Strecke, die von einer Markierung überlagert ist, kreuzt, kann neben dem Abstand zwischen der Positionsangabe und dem Definitionspunkt auch die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges, insbesondere die Fahrtrichtung, herangezogen werden. Eine Markierung gilt vorzugsweise nur dann als erkannt, wenn die Differenz zwischen dem Eintrittswinkel in eine Markierung und der Fahrtrichtung unter einem Schwellwert liegt. Die Erkennung der Markierung kann zusätzlich durch Ermittlung des Vorliegens weiterer Fixes in der Markierung überprüft werden, bevor die Markierung eindeutig identifiziert wird.
  • Die Eintrittsfläche wird besonders bevorzugt bezüglich ihrer Größe variiert, insbesondere vergrößert. Hierdurch kann Störungen bei der Ermittlung der Positionsangaben oder bei der Übermittlung der Positionsangaben Rechnung getragen werden. Bei Verwendung eines Verfahrens, bei dem eine fest dimensionierte Fläche um einen Definitionspunkt einer Markierung zur Überprüfung des Eintritts in eine Strecke, insbesondere des Auffahrens auf eine Straße oder des Einfahrens in einen Streckenbereich, verwendet wird, kann es beispielsweise bei mangelnder Abdeckung von GPS-Signalen dazu kommen, dass keine der Positionsangaben in der Fläche liegt, obwohl sich das Fahrzeug auf der Strecke befindet, das heißt ausreichende Positionsangaben in der Markierung vorliegen.
  • Auch bei Verwendung einer Eintrittsfläche, die zwar statt um den Definitionspunkt der Markierung, insbesondere den Entry-Point des Korridors, um die aktuelle Positionsangabe, gelegt wird, aber eine feste Größe aufweist, kann ein solches Verpassen einer Markierung auftreten. Auch hierbei kann nämlich aufgrund einer mangelnden Abdeckung gegebenenfalls der Definitionspunkt der Markierung außerhalb der fest dimensionierten Fläche liegen. Somit würde auch hier die Markierung nicht erkannt.
  • Wird hingegen eine variable Fläche verwendet, bei der die Größe der Eintrittsfläche verändert werden kann, insbesondere vergrößert werden kann, so kann auch in den Fällen einer mangelnden Abdeckung eine Markierung zuverlässig erkannt werden. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass für zwei oder mehrere Positionsangaben, die aufeinander folgen können jeweils eine Fläche gleicher Größe verwendet wird, das heißt, dass lediglich die Lage der Fläche aber nicht deren Größe variiert wird.
  • Weiterhin kann die Eintrittsfläche bezüglich ihrer Form variiert werden. Die Form der Eintrittsfläche ist vorzugsweise ein Rechteck. Diese Form ist insbesondere bezüglich der zu speichernden Daten und der Berechnung einer Veränderung der Fläche vorteilhaft. Eine Variation dieser Form der Eintrittsfläche ist beispielsweise die Vergrößerung der Länge und / oder der Breite. Indem die Form der Eintrittsfläche in ihrer Form verändert werden kann, ist es möglich, diese in die Richtung zu vergrößern, in der der Bereich einer mangelnden Abdeckung liegt, ohne die Fläche auch in den anderen Richtungen vergrößern zu müssen. Hierdurch kann der Berechnungsaufwand zur Berechung der Fläche und der Aufwand zur Überprüfung des Vorliegens von Definitionspunkten in der Fläche verringert werden. Somit kann die Rechnerleistung verringert werden.
  • Die Variation der Form resultiert erfindungsgemäß somit vorzugsweise in einer Eintrittsfläche, die in einer Richtung eine größere Abmessung als in den weiteren Richtungen aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Richtung der größten Abmessung der Bewegungsrichtung des Objektes entgegen gesetzt. Hierdurch können Störungen der Positionsermittlung und Übermittlung der Positionsdaten, die vor der aktuell ermittelten Position des Objektes aufgetreten sind, berücksichtigt werden.
  • Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass für zwei oder mehrere Positionsangaben, die aufeinander folgen können, jeweils eine Fläche gleicher Form verwendet wird, das heißt, dass lediglich die Lage der Fläche und gegebenenfalls deren Größe, aber nicht deren Form variiert wird.
  • Die Variation der Größe der Eintrittsfläche kann durch vorgegebene Schwellwerte begrenzt sein. Es kann somit verhindert werden, dass unrealistische Werte in die Überprüfung der Erfassung einbezogen werden. Vorzugsweise werden ein Minimalwert und ein Maximalwert für die Größe der Fläche festgelegt. Insbesondere der Maximalwert kann einer Minimierung der aufzuwendenden Rechnerleistung dienen.
  • Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Beurteilungsschritt zum Beurteilen der Gültigkeit der übermittelten Positionsangaben. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass eine Eintrittsfläche nur für Positionen des Objektes berechnet beziehungsweise festgelegt wird, die eine repräsentative Wiedergabe der tatsächlichen Position des Objektes darstellen.
  • Für die Beurteilung der Gültigkeit der Positionsangaben können die Satellitenübertragung, insbesondere eine Verschlechterung der Genauigkeit (dilution of precision DOP), der Abstand zwischen empfangenen Positionsdaten und/oder die Bewegungsrichtung des Objektes berücksichtigt werden. Insbesondere sind Fixes ungültig aufgrund mangelnder Verfügbarkeit oder aufgrund von nicht-plausiblen Positionsangaben.
  • In Abhängigkeit des Ergebnisses des Beurteilungsschrittes der Gültigkeit wird vorzugsweise bestimmt, ob die Eintrittsfläche variiert wird. Wird bei der Überprüfung beispielsweise festgestellt, dass es sich um einen ungültigen Fix handelt, so ist eine Veränderung der für den letzten Fix berechneten Fläche nicht notwendig. In diesem Fall wird der letzte Fix beibehalten, so dass weder die Lage, die Größe noch die Form der Eintrittsfläche geändert wird. In diesem Fall kann auch auf eine erneute Überprüfung des Vorliegens eines Definitionspunktes in der Eintrittsfläche verzichtet werden.
  • Besonders bevorzugt wird in Abhängigkeit des Ergebnisses des Beurteilungsschrittes der Gültigkeit der Positionsangabe die Größe und/oder die Form der Eintrittsfläche verändert. Besonders bevorzugt wird das Ergebnis des Beurteilungsschrittes mit dem Ergebnis des zuvor erhaltenen Ergebnisses verglichen.
  • Stellt sich bei dem Vergleich heraus, dass die aktuelle und die zuletzt erfasste Positionsangabe beide gültig waren, so erfolgt vorzugsweise lediglich eine Änderung der Lage der Eintrittsfläche. Diese wird um den aktuellen Fix gelegt. Die Größe der Fläche und deren Form werden aber gegenüber der zuvor berechneten Fläche nicht verändert.
  • Stellt sich bei dem Vergleich heraus, dass zwar die zuletzt erfasste Positionsangabe gültig war, die aktuelle Positionsangabe aber ungültig ist, so wird die Eintrittsfläche weder bezüglich der Lage, der Größe noch der Form verändert. Gleiches gilt für den Fall, dass sowohl die aktuelle als auch die zuletzt erfasste Positionsangabe ungültig sind.
  • Wird schließlich erkannt, dass die zuletzt erfasste Positionsangabe ungültig, die aktuelle Positionsangabe aber gültig ist, so wird die Eintrittsfläche geändert. Dieser aktuelle Fix stellt somit den ersten Fix nach einem Fixausfall dar. Die neue Eintrittsfläche unterscheidet sich dann in der Lage und der Größe sowie vorzugsweise in der Form von der zuletzt berechneten Eintrittsfläche.
  • Durch Berücksichtigung der Gültigkeit bei der Festlegung der Größe der Eintrittsfläche kann diese auf eventuell vorliegende Störungen bei der Ermittlung der Position des Objektes durch das Positionsermittlungssystem angepasst werden.
  • Die Abmessung der Eintrittsfläche wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beim Erfassen einer gültigen Positionsangabe und mindestens einer zuvor erfassten ungültigen Positionsangabe durch den Abstand zwischen der aktuellen gültigen Positionsangabe und der letzten zuvor empfangenen gültigen Positionsangabe bestimmt.
  • Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Ausfallbereich durch die Eintrittsfläche abgedeckt ist und somit keine Definitionspunkte von Markierungen verpasst werden, die während des Ausfalls passiert wurden. Auch für die Berücksichtigung der ersten Positionsangabe nach dem Anschalten des Endgerätes kann diese Ausführungsform vorteilhaft sein. Bei dieser letztgenannten Variante kann der letzte vor dem Abschalten des Endgerätes empfangene gültige Fix gespeichert werden und der Abstand zwischen diesem gespeicherten Fix und dem ersten gültigen Fix nach dem Anschalten des Endgerätes als Abstand verwendet werden, um den die Fläche vergrößert wird. Es ist aber auch möglich, für die Berechnung der Größe der Eintrittsfläche die Zeit vom Einschalten des Endgerätes bis zum ersten gültigen Fix als Bestimmungsgröße zu verwenden. Hierbei wird für jeden fehlenden Fix ab dem Einschalten ein fiktiver Abstand aufsummiert. Der fiktive Abstand kann beispielsweise in Abhängigkeit der maximal erreichbaren Strecke pro Zeiteinheit bestimmt werden. Beim Erhalt des ersten gültigen Fixes kann die statisch berechnete Fläche um diesen aufsummierten Abstand in alle Richtungen vergrößert werden. Durch diese Art der Rückkalkulation von dem Erhalt des ersten Fixes nach dem Einschalten des Endgerätes ist ein Speichern des letzten Fixes vor dem Abschalten des Endgerätes nicht notwendig.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders bevorzugt zur Ermittlung einer Streckennutzung durch ein Fahrzeug verwendet. Bei dieser Anwendung ist das zuverlässige Erkennen einer Markierung von besonderer Bedeutung. Wird eine Markierung erkannt, das heißt, fährt das Fahrzeug in eine Strecke ein, so kann eine für die Nutzung der Strecke anfallende Gebühr erhoben werden. Diese Gebührenerhebung wird mit der vorliegenden Erfindung auch in Fällen der zeitweiligen Abschattung der GPS-Antenne des Empfängers an dem Fahrzeug oder anderweitiger Störungen zuverlässig ermöglicht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Erfassen eines Objektes mit einem satellitengestützten Positionsbestimmungssystem, wobei das Erfassungssystem zumindest eine Rechnereinheit aufweist, die mit einem dem Objekt zugeordneten Endgerät zumindest zeitweise zur Übermittlung von empfangenen Positionsangaben in Kommunikationsverbindung steht und die Rechnereinheit einen Speicher umfasst, in dem eine digitale Straßenkarte eines geographischen Bereiches vorliegt, in der mindestens einer Strecke in dem geographischen Bereich mindestens eine Markierung überlagert ist, die zumindest zwei Definitionspunkte umfasst. Das System zeichnet sich dadurch aus, dass das Erfassungssystem eine Berechnungseinheit zum Berechnen einer Eintrittsfläche um eine empfangene Positionsangabe und eine Überprüfungseinheit zum Überprüfen der Zugehörigkeit eines Definitionspunktes zu der Eintrittsfläche aufweist.
  • Indem in dem System eine Berechnungseinheit vorgesehen ist, wird es möglich, die Eintrittsflächen für die jeweils aktuellen Positionsangaben zu berechnen. Dies ist bei einem System des Standes der Technik, bei dem die Eintrittsfläche fest um den Definitionspunkt einer Markierung gelegt ist, nicht möglich.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist in der Berechnungseinheit ein Schaltelement vorgesehen, das zur Umschaltung zwischen einer dynamischen Berechnung der Fläche und einer statischen Berechnung der Fläche dient.
  • Als statische Berechnung der Fläche wird die Berechnung bezeichnet, bei der lediglich die der Lage der Eintrittsfläche zu einer davor berechneten Eintrittsfläche geändert wird. Die Größe der Fläche und deren Form werden aber gegenüber der zuvor berechneten Fläche nicht verändert.
  • Als dynamische Berechnung der Fläche wird die Berechnung bezeichnet, bei der die Lage und die Größe sowie vorzugsweise auch die Form zu einer davor berechneten Eintrittsfläche geändert wird.
  • Durch das Vorsehen eines Schaltelementes zwischen diesen beiden Berechnungsarten, kann die erforderliche Rechnerleistung minimiert werden.
  • Das Erfassungssystem umfasst vorzugsweise eine Beurteilungseinheit zum Beurteilen der Gültigkeit einer Positionsangabe, und die Beurteilungseinheit ist mit der Berechnungseinheit verbunden.
  • Durch die Verbindung der Beurteilungseinheit mit der Berechnungseinheit kann die Umschaltung zwischen einer dynamischen und einer statischen Berechnung aufgrund der erkannten Gültigkeit oder Ungültigkeit und gegebenenfalls aufgrund der Änderung von Gültigkeit auf Ungültigkeit und umgekehrt erfolgen.
  • Die Einheiten und Elemente des erfindungsgemäßen Systems können zumindest teilweise zusammengefasst sein. Die Elemente und Einheiten des Systems können zumindest teilweise als Software-Programm ausgestaltet sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren erneut erläutert.
    Es zeigen:
    • Figur 1: eine schematische Darstellung von GPS-Fixes in einem Koordinaten-System mit Markierung;
    • Figur 2: eine schematische Darstellung eines GPS-Fixes in einem Koordinaten-System;
    • Figur 3: eine schematische Darstellung eines Gültigkeitsbereiches für Fixes für eine Geschwindigkeit des Empfängers;
    • Figur 4: schematische Darstellung eines Statecharts des Umschaltprozesses; und
    • Figur 5: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems.
  • In Figur 1 ist ein Koordinatensystem gezeigt, in dem die Koordinaten eines geographischen Bereichs in Form einer digitalen Karte (nicht dargestellt) hinterlegt sein können. In digitalen Karten können bestimmten Strecken, insbesondere Straßen, zur Identifizierung Markierungen 1 überlagert werden. Eine solche Markierung 1 ist in Figur 1 dargestellt. Diese Markierung 1 stellt einen so genannten Korridor dar und wird im Folgenden auch als solcher bezeichnet. Der Korridor 1 wird durch zwei Definitionspunkte 2, 3 angegeben, zwischen denen eine Polygonzug 5, insbesondere eine Gerade, verläuft. Weiterhin ist dem Korridor 1 eine Breite 4 zugeordnet. Auf diese Weise umschließt ein Korridor 1 im Wesentlichen einen rechteckigen Bereich in dem Koordinatensystem, der einem Abschnitt einer Strecke, insbesondere einem Autobahnabschnitt zwischen Auffahrt und Abfahrt, (nicht dargestellt) überlagert werden kann.
  • Einer der Definitionspunkte 2, 3 der Markierung stellt den Startpunkt 2 oder Entry-Point des Korridors 1 und der zweite Definitionspunkt 3 stellt den Endpunkt des Korridors 1 dar.
  • Ein Objekt 6 (siehe Figur 5), insbesondere ein Fahrzeug, das sich in dem geographischen Bereich bewegt, kann unter Verwendung eines Positionsermittlungssystems 7 erfasst werden. Bevorzugt wird ein satellitengestütztes Positionsermittlungssystem 7, insbesondere GPS (Global Positioning System) verwendet. Bei einem solchen Positionsermittlungssystem 7 werden von einem an oder in dem Fahrzeug 6 vorgesehenen Endgerät 8, das auch als On-Board-Unit (OBU) bezeichnet wird, Satellitensignale empfangen und daraus eine Positionsangabe ermittelt. Diese Positionsangaben werden von dem Endgerät 8 an eine zentrale Rechnereinheit 9 übermittelt und können dort weiter verarbeitet werden.
  • Die von dem Endgerät 8 übermittelten Positionsangaben, die auch als Fixes bezeichnet werden, können in dem Koordinatensystem, das in Figur 1 gezeigt ist, als Punkte festgehalten werden. In der Figur 1 sind mehrere Fixes Fu, F gezeigt, aus denen sich der von dem Fahrzeug 6 zurückgelegte Weg erkennen lässt.
  • Fährt das Fahrzeug 6 auf eine Strecke auf, die durch einen Korridor 1 markiert ist, so soll dieses Auffahren erkannt werden. Hierdurch kann beispielsweise das Einfahren eines Kraftfahrzeuges 6 in einen gebührenpflichtigen Bereich erkannt werden. In diesem Fall ist der Korridor 1 dem gebührenpflichtigen Bereich überlagert.
  • Die Genauigkeit der Positionsangaben, die mit einem GPS-System 7 erhalten werden können, ist relativ hoch. Dennoch ist es aufgrund der Toleranzen der Genauigkeit und der Tatsache, das ein Fahrzeug 6 eine Fahrbahn nicht nur auf einer Fahrlinie befahren kann, relativ unwahrscheinlich, dass beim Einfahren in eine Strecke ein Fix F exakt den Koordinaten des Start-Punktes 2 des Korridors 1 entspricht. Da das Fahrzeug 6 aber tatsächlich in den Korridor 1 einfährt, muss dies erkannt werden. Das Erkennen des Einfahrens in einen Korridor 1 wird auch als Erkennen des Korridors 1 bezeichnet.
  • Um den Toleranzen der Genauigkeit und der Fahrtlinie eines Fahrzeuges auf einer Fahrbahn Rechnung tragen zu können, kann eine Fläche 10 definiert werden, die um den Start-Punkt 2 des Korridors 1 liegt. Diese Fläche 10 entsprechend dem Stand der Technik ist in der Figur 1 als gestrichelte Linie gezeigt. Bei dieser Fläche handelt es sich um eine Kreisfläche, deren Mittelpunkt der Entry-Point 2 des Korridors 1 ist. Die Größe der Fläche 10 wird durch einen vorgegebenen Wert, insbesondere den Radius, bestimmt.
  • Bei einem GPS-System 7 kann es aufgrund einer zeitweiligen Abschirmung des GPS-Empfängers 8 oder aufgrund anderer Umstände, die unter Bezugnahme auf Figur 3 erläutert werden, dazu kommen, dass einige Positionsangaben des Fahrzeuges 6 nicht erfasst werden oder ungültig sind. Diese Positionsangaben Fu, die auch als ungültiger Fix bezeichnet werden, sind in Figur 1 durch Rauten dargestellt. Erst nach der Beendigung der Abschirmung oder des Fix-Ausfalls aus anderen Gründen wird wieder ein gültiger Fix F erfasst. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform liegt dieser erste gültige Fix F nach dem Ausfall in dem Korridor 1 aber außerhalb der um den Entry-Point 2 des Korridors gelegten Fläche 10. Somit würde, obwohl das Fahrzeug 6 die dem Korridor 1 zugeordnete Strecke befährt, der Korridor 1 nicht erkannt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann diese Situation nicht eintreten. Wie in dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 gezeigt, wird erfindungsgemäß eine Eintrittsfläche 11 um den ersten gültigen Fix F nach einem Fixausfall gelegt. Die Fläche 11 weist die Form eines Rechtecks auf und kann dadurch mit geringem Datenaufwand beschrieben werden. Nach einem Fix-Ausfall wird die Eintrittsfläche 11 dynamisch berechnet. Hierzu wird von einer vorgegebenen Flächengröße ausgehend die Größe der Fläche 11 vergrößert. Insbesondere wird die Fläche 11 in der der Fahrtrichtung R (siehe Figur 2) entgegengesetzten Richtung soweit vergrößert, dass der letzte vor dem Fix-Ausfall aufgenommene gültige Fix F auf der Kante der neuen Eintrittsfläche 11' liegt. In dieser Fläche 11' liegt in der Figur 1 ebenfalls der Startpunkt 2 des Korridors 1. Auf diese Weise wird in der Konstellation der Figur 1 der Eintritt in den Korridor 1 trotz des Fix-Ausfalls erkannt.
  • Die dynamische Vergrößerung der Eintrittsfläche ist in Figur 2 erneut schematisch dargestellt. Figur 2 zeigt einen Fix F in dem Koordinatensystem mit einer um diesen Fix F definierten Eintrittsfläche 11. Diese Eintrittsfläche 11 ist durch einen Koordinatenpunkt, sowie deren Erstreckung in x-Richtung und in y-Richtung definiert. Das Fahrzeug 6 bewegt sich aus der Position, die durch den Fix F angegeben ist, in der durch den Pfeil R dargestellten Fahrtrichtung. Wird ein Fixausfall erkannt, so wird die Eintrittsfläche 11 entgegengesetzt zu der Fahrtrichtung vergrößert. Diese dynamisch vergrößerte Eintrittsfläche 11' ist durch die gestrichelte Linie angegeben.
  • In dem Fall einer hundertprozentigen GPS-Abdeckung und der Gültigkeit der empfangenen Fixes ist diese dynamische Vergrößerung nicht notwendig. Vielmehr wird in diesem Fall eine statische Eintrittsfläche 11 mit konstanter Flächengröße verwendet und um den jeweiligen Fix F gelegt. Aus Gründen der Optimierung wird hierbei ebenfalls eine Rechteckfläche verwendet.
  • Während hundertprozentiger GPS-Verfügbarkeit bleibt die Dimension der Eintrittsfläche 11 somit fest auf einen parametrierbaren, das heißt vorgegebenen Wert, beispielsweise 100m. Sinkt allerdings die GPS-Verfügbarkeit, so kann bei dem ersten gültigen Fix F nach Fixausfällen die Eintrittsfläche 11 in Abhängigkeit der letzten gültigen und der aktuellen gültigen Position in entgegen gesetzter Fahrtrichtung R vergrößert werden und so die Fläche 11' erhalten werden. In Fahrtrichtung R bleibt die Dimension der Eintrittsfläche 11' gegenüber der statischen Eintrittsfläche 11 unverändert. Eine Eintrittsfläche 11 wird allerdings nur bis zu einem einstellbaren Wert, beispielsweise 1000m vergrößert. Wird innerhalb einer so vergrößerten Eintrittsfläche 11' ein Korridor-Startpunkt 2 gefunden, der im geringsten Abstand zu dem Fix F liegt und bei dem zudem die Differenz aus Eintrittswinkel und Fahrtrichtung unter einem Schwellwert liegt, so wird der dazu gehörige Korridor 1 erkannt. Die Erkennung des Korridors 1 kann zusätzlich durch Ermittlung des Vorliegens weiterer Fixes F in dem Korridor 1 überprüft werden bevor er eindeutig identifiziert wird. Die GPS-Positionen beziehungsweise Fixes F müssen hierbei innerhalb eines vorgegebenen Abstandes zu dem als Polygonzug 5 modellierten Korridors 1 liegen, dass heißt einen kleineren Abstand zu dem Polygonzug 5 des Korridors 1 aufweisen als die dem Korridor zugeordnete Breite 4.
  • Das Umschalten von einer statischen zu einer dynamischen Eintrittsfläche erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der Gültigkeit der Fixes F, Fu. Der Umschaltprozess ist in Figur 4 schematisch durch ein Statechart dargestellt. Die Bezeichnung, beziehungsweise das Event, "new-fix" zeigt an, dass ein neuer Fix F, Fu vorliegt. Ist dieser Fix F gültig (valid=1), so erfolgt keine Umschaltung (switch=0). Für diesen Fix F wird daher eine statische Eintrittsfläche berechnet. Wird hingegen ein ungültiger Fix Fu erkannt, so wird die GPS-Position des letzten gültigen Fixes F gehalten. In diesem Fall erfolgt dann aber eine Umschaltung auf eine dynamische Berechnung der Eintrittsfläche 11. Bei dieser dynamischen Berechnung wird zunächst die Position des letzten gültigen Fixes F so lange gehalten, insbesondere gespeichert , bis erneut ein gültiger Fix F erfasst wird.
  • Gleichzeitig wird mit jedem ungültigen Fix Fu die Position des letzten ungültigen Fix mit dem neuen ungültigen Fix überschrieben. Zu dem Zeitpunkt, zu dem erneut ein gültiger Fix erhalten wird, wird dann die Eintrittsfläche 11' durch Differenzbildung zwischen den x- und y-Koordinaten des letzten gültigen Fixes und der aktuellen Position, das heißt des aktuellen gültigen Fixes, berechnet. Nach dieser dynamisch berechneten Eintrittsfläche 11' wird, sofern der nächste erhaltene Fix F einen gültigen Fix darstellt, erneut auf eine statische Berechnung der Fläche 11 umgeschaltet.
  • Bei der dynamischen Berechnung der Fläche 11' wird neben der ermittelten Differenz zwischen den Koordinaten des letzten gültigen Fixes F und des aktuellen gültigen Fixes F eine Mindestgröße und eine Maximalgröße der Fläche berücksichtigt. Die Mindestgröße entspricht der bei der statischen Berechnung zugrunde gelegte Größe.
  • Zudem kann die Größe der Eintrittsfläche 11 bei der dynamischen Berechnung nur in die Richtung, die entgegen der Fahrtrichtung liegt, vergrößert werden. Die Vergrößerung der Fläche 11 in alle Richtungen kann insbesondere für den Fall der so genannten Time-to-first-Fix verwendet werden. In diesem Fall stellt der letzte gültige Fix F den Fix dar, der vor dem Abschalten des Endgerätes 8, insbesondere des OBU erfasst und gespeichert wurde. Bei dem ersten nach dem Anschalten der OBU 8 erfassten Fix F ist noch keine Richtung bekannt. Um während der "Time to first fix" beim Anschalten der OBU 8 keine Korridore zu verpassen, muss die Eintrittsfläche 11' in alle Richtungen pro fehlendem Fix Fu vergrößert werden. Es ist aber auch möglich, für die Berechnung der Größe der Eintrittsfläche 11' die Zeit vom Einschalten der OBU 8 bis zum ersten gültigen Fix F als Bestimmungsgröße zu verwenden. Hierbei wird für jeden fehlenden Fix Fu ab dem Einschalten der OBU 8 ein fiktiver Abstand aufsummiert. Der Abstand kann beispielsweise in Abhängigkeit der maximal erreichbaren Strecke pro Zeiteinheit bestimmt werden. Wird beispielsweise von einer Geschwindigkeit vom 50m/s ausgegangen und jede Sekunde das Vorliegen eines Fixes F, Fu überprüft, so muss pro fehlendem Fix Fu ein Abstand von 50m angenommen werden. Beim Erhalt des ersten gültigen Fixes kann die statisch berechnete Fläche um diesen aufsummierten Abstand in alle Richtungen vergrößert werden. Durch diese Art der Rückkalkulation von dem Erhalt des ersten Fixes F nach dem Einschalten des OBU 8 ist ein Speichern des letzten Fixes F vor dem Abschalten des OBU 8 nicht notwendig.
  • Die Beurteilung, ob es sich bei einem empfangenen Fix um einen gültigen Fix handelt, kann durch einen Filter durchgeführt werden. Fixes werden ungültig aufgrund einer mangelnden Verfügbarkeit oder aufgrund von nicht plausiblen GPS-Daten.
  • Zur Filterung kann ein Zulässigkeitsbereich für einen Fix F' definiert werden, der zeitlich nach einem Fix F erhalten wird. Der in Figur 3 dargestellte Zulässigkeitsbereich 12 trifft für geringe Geschwindigkeiten bei dem Fix F', insbesondere für Geschwindigkeiten unterhalb eines Geschwindigkeitsschwellwertes zu. Wie sich aus der Figur 3 entnehmen lässt, kann bei diesen Geschwindigkeiten ein Fix F', der in unmittelbarer Nähe 2 des zuvor aufgenommenen Fixes F' liegt, gültig sein. Dies stellt den so genannten Kriechfall dar, in dem sich ein Fahrzeug mit sehr geringer Geschwindigkeit bewegt. Um aber dennoch Fixes ausschließen zu können, die aufgrund von Störungen oder dem für GPS-Systeme typischen Rauschen erfasst würden, ist in unmittelbarer Nähe des ersten Fixes F der Zulässigkeitsbereich auf einen Winkelbereich 2α beschränkt, der um die Fahrtrichtung R des Fahrzeuges bei dem ersten Fix F liegt. Erst ab einem unteren Grenzwert, der den minimalen Fixabstand 13 beschreibt, kann der nächste Fix F' in einer beliebigen Richtung um den ersten Fix F liegen. Aufgrund der Geschwindigkeit, die für den Zulässigkeitsbereich 12 zugrunde gelegt wird, kann auch ein maximaler Abstand 14 definiert werden. Ist der Abstand zwischen Fix F und Fix F' größer als der Maximalwert, so ist der Fix F' ungültig.
  • Bei einer Geschwindigkeit über der Mindestgeschwindigkeit ist ein Kriechverhalten des Fahrzeuges ausgeschlossen, so dass der Winkelbereich um die Fahrtrichtung R in unmittelbare Nähe des Fixes F nicht zu dem Zulässigkeitsbereich 12 zählt.
  • Es ist allerdings auch möglich, dass ein Fix F', der bei einer Geschwindigkeit unterhalb der Mindestgeschwindigkeit oder bei darüber liegender Geschwindigkeit erfasst wird, als zulässig erkannt wird, obwohl er außerhalb des in der Figur 3 gezeigten Zulässigkeitsbereiches 12 liegt, insbesondere einen größeren Abstand als den Maximalabstand 14 zu dem Fix F aufweist. Dies ist der Fall, wenn die Geschwindigkeit des zuvor aufgenommenen Fixes F größer als die Mindestgeschwindigkeit ist. Hierdurch kann eine zeitweilige Abschirmung des Empfängers, was insbesondere bei einer Tunnelfahrt der Fall ist, berücksichtigt werden. Entspricht der aufgenommene Fix F dem letzten vor dem Eintritt in den Tunnel aufgenommenen Fix, so wird der nächste Fix F', der erfasst wird, der erste Fix sein, der nach dem Verlassen des Tunnels verfügbar ist. Dieser Fix F' wird aber in der Regel außerhalb des für normales Fahren definierten Zulässigkeitsbereiches 12 liegen. Da die Geschwindigkeit des Fixes F bei der Einfahrt in den Tunnel über der Mindestgeschwindigkeit liegt, kann diese Situation erkannt werden und der außerhalb des Zulässigkeitsbereiches 12 liegende Fix als zulässig oder zumindest als gültig erkannt werden.
  • Als Bedingung für einen gültigen GPS-Fix wird zudem die Qualität des Fixes, das heißt gegebenenfalls herrschende Einflüsse von Satellitenkonstellationen Reflexionen berücksichtigt.
  • Der Phasengang der Filterung der Fixes bezüglich deren Gültigkeit kann so gewählt werden, dass der Filterausgang noch eine gültige GPS-Position berechnen kann, obwohl der eigentliche GPS-Fix schon nicht mehr gültig ist.
  • Mit der vorliegenden Erfindung können somit Korridore zuverlässig mittels GPS erkannt werden, auch wenn eine eingeschränkte GPS-Verfügbarkeit vorliegt.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Erfassen eines Objektes mit einem satellitengestützten Positionsbestimmungssystem (7), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Übermitteln einer Positionsangabe von einem dem Objekt (6) zugeordneten Endgerät (8) an ein Erfassungssystem, wobei das Erfassungssystem zumindest eine Rechnereinheit (9) aufweist und in dem Erfassungssystem zumindest eine digitale Karte eines geographischen Bereiches vorliegt, in der mindestens einer Strecke in dem geographischen Bereich mindestens eine Markierung (1) überlagert ist, die zumindest zwei Definitionspunkte (2, 3) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen des Objektes (6) auf der Strecke des geographischen Bereiches eine variable Eintrittsfläche (11, 11'), die bezüglich einer übermittelten Positionsangabe definiert wird, verwendet wird und überprüft wird, ob mindestens ein Definitionspunkt (2, 3) der Markierung (1) in der Eintrittsfläche (11, 11') liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (11) bezüglich ihrer Lage, ihrer Größe und/oder ihrer Form variiert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Beurteilungsschritt zum Beurteilen der Gültigkeit der übermittelten Positionsangaben (F, Fu) umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Ergebnisses des Beurteilungsschrittes der Gültigkeit bestimmt wird, ob die Eintrittsfläche (11) variiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (11') in einer Richtung eine größere Abmessung als in den weiteren Richtungen aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der größten Abmessung der Bewegungsrichtung (R) des Objektes (6) entgegengesetzt ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Größe der Eintrittsfläche (11, 11') durch vorgegebene Schwellwerte begrenzt ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder Form der Eintrittsfläche (11') beim Erfassen einer gültigen Positionsangabe (F) und mindestens einer zuvor erfassten ungültigen Positionsangabe (Fu) durch den Abstand zwischen der aktuellen gültigen Positionsangabe (F)und der letzten zuvor empfangenen gültigen Positionsangabe (F) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Eintrittsfläche (11, 11') in Abhängigkeit der aktuellen gültigen Positionsangaben (F) verändert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beurteilung der Gültigkeit der Positionsangaben (F, Fu) die Satellitenübertragung, insbesondere eine Verschlechterung der Genauigkeit, der Abstand zwischen empfangenen Positionsdaten (F, Fu) und/oder die Bewegungsrichtung (R) des Objektes (6) berücksichtigt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Ermittlung einer Streckennutzung durch ein Fahrzeug (6) verwendet wird.
  12. System zum Erfassen eines Objektes mit einem satellitengestützten Positionsbestimmungssystem, wobei das Erfassungssystem (15) zumindest eine Rechnereinheit (9) aufweist, die mit einem dem Objekt (6) zugeordneten Endgerät (8) zumindest zeitweise zur Übermittlung von empfangenen Positionsangaben (F, Fu) in Kommunikationsverbindung steht und die Rechnereinheit (9) einen Speicher (16) umfasst, in dem eine digitale Straßenkarte eines geographischen Bereiches vorliegt, in der mindestens einer Strecke in dem geographischen Bereich mindestens eine Markierung (1) überlagert ist, die zumindest zwei Definitionspunkte (2, 3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem (15) eine Berechnungseinheit (17) zum Berechnen einer variablen Eintrittsfläche (11, 11') um eine empfangene Positionsangabe und eine Überprüfungseinheit (18) zum Überprüfen der Zugehörigkeit eines Definitionspunktes (2, 3) zu der Eintrittsfläche (11, 11') aufweist.
  13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Berechnungseinheit ein Schaltelement vorgesehen ist, das zur Umschaltung zwischen einer dynamischen Berechnung der Eintrittsfläche (11, 11') und einer statischen Berechnung der Eintrittsfläche (11, 11') dient.
  14. System nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem eine Beurteilungseinheit (19) zum Beurteilen der Gültigkeit einer Positionsangabe (F, Fu) umfasst und die Beurteilungseinheit (19) mit der Berechnungseinheit (17) verbunden ist.
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