EP1875444A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen rekonstruktion und auswertung einer gefahrenen strecke - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur automatischen rekonstruktion und auswertung einer gefahrenen strecke

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Publication number
EP1875444A1
EP1875444A1 EP06722679A EP06722679A EP1875444A1 EP 1875444 A1 EP1875444 A1 EP 1875444A1 EP 06722679 A EP06722679 A EP 06722679A EP 06722679 A EP06722679 A EP 06722679A EP 1875444 A1 EP1875444 A1 EP 1875444A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
route
segment
significant
distance
significant positions
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.)
Ceased
Application number
EP06722679A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Schlierkamp-Voosen
Dietmar Schmitz
Waldemar Radi
Detlef Peine
Jochen Spranger
Jost Vierbuchen
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.)
Deutsche Telekom AG
Original Assignee
T Mobile International 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 T Mobile International AG filed Critical T Mobile International AG
Publication of EP1875444A1 publication Critical patent/EP1875444A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00—Commerce
    • G06Q30/02—Marketing; Price estimation or determination; Fundraising
    • G06Q30/0283—Price estimation or determination

Definitions

  • the invention relates to a method for the automatic reconstruction and evaluation of a driven route, in particular for offboard toll collection, and a device, in particular for carrying out the
  • the invention relates to a mobile device and a central device that can be used in a device for the automatic reconstruction and evaluation of a traveled route.
  • a toll collection system which is based on short-distance communication with the aid of so-called beacon systems.
  • beacon systems are characterized in that a microwave transmitter is implemented in a vehicle.
  • the passing vehicles which are equipped with a microwave transmitter, detect and report to a central office to calculate the tolls incurred.
  • the second method uses toll collection, which is based on complex onboard systems.
  • On-board systems include onboard units (OBU) installed in vehicles.
  • the on-board units evaluate current location information, which is detected, for example, by means of a GPS navigation system. With the aid of stored map data, the onboard unit calculates the distance traveled and uses it to determine the toll sections used, which are then sent to a central station.
  • OBU onboard unit
  • a disadvantage of such on-board systems is the fact that the onboard units installed in vehicles are technically complex and therefore expensive devices.
  • the map data stored in on-board units must be constantly updated as the road geometries change.
  • Mobile devices that are installed in a vehicle to provide that detect position information, compress and transmit the compressed position data to a central facility.
  • the central facility can then reconstruct from the compressed position data the distance a vehicle has actually driven.
  • An evaluation of the position information, in particular for toll collection is not done in the onboard units, but in a separate device. Since position data, digital maps and other operating data are now managed and processed in a central facility, these data can be easily and quickly adapted, for example, when updating road geometries.
  • position information about the distances traveled by the vehicle in a mobile position-determining device are preferably acquired at periodic times. From the position information significant positions are determined by means of a predetermined filter algorithm. Only the significant positions are transmitted to a central facility in which a digital route map is stored. In this way, the inventive method allows a compressed data transmission from the mobile position-determining device to the central device. Each significant position is then assigned to at least one track segment of the digital route map. In this case, it is possible for one or more significant positions to be connected to several, depending on the road courses of the digital map
  • Track segments belonging to different roads are connected. Subsequently, at least one route segment is selected, which is used to reconstruct the route traveled. Each route segment of the reconstructed route is made available to an evaluation device for further evaluation.
  • the trigger points can be set by time, road geometry, or manual.
  • the route segments used to reconstruct the route traveled are dependent on the significant ones Positions, direction, speed and / or distance data selected.
  • Direction, speed and / or distance data are determined, for example, by the mobile position-determining device and transmitted together with the significant positions obtained to the central device.
  • the significant positions, direction, speed and / or distance data may be used as coefficients for an estimation algorithm by means of which the distance segments are selected to reconstruct the traveled distance.
  • Direction, speed and / or distance data or also distance, time and / or direction changes can also be taken into account as coefficients by the filter algorithm in order to be able to determine the optimum significant positions from the position information currently acquired.
  • the invention is preferably used in toll collection.
  • the toll fee to be paid is determined depending on the selected route segments forming the reconstructed route.
  • the selected route segments can be used to automatically create a logbook.
  • a device for the automatic reconstruction and evaluation of a driven route has at least one mobile position-determining device for detecting position information. Under mobile position
  • Determining device is a device that can be implemented in a vehicle.
  • the position determination device may be a GPS-capable navigation device.
  • a device for determining significant positions from detected position information using a filter algorithm.
  • This determination device is referred to below as "significant position extractor" (SPE) or SPE device.
  • the apparatus further comprises a transmitting device for transmitting determined significant positions to a central device. At least one digital road map can be stored in the central device.
  • the central facility comprises means for assigning to each significant location at least one route segment of the digital route map, a selector selecting at least one route segment, and a route reconstructor reconstructing the traveled route depending on the at least one selected route segment.
  • the route segments selected for the reconstruction of the route actually used are fed to an evaluation device for further processing.
  • the evaluation device is designed such that it can determine the toll to be paid for the reconstructed route.
  • position-determining device, determining device and transmitting device are combined in a housing into a unit and installed in a vehicle.
  • the transmitting device has a radio interface, are sent over the data to the central device.
  • the selector uses an estimation algorithm to select the route segments used to reconstruct the route actually used.
  • Fig. 2 shows a detail of a route map, in the
  • Fig. 3 shows the map detail shown in Fig. 2, in the significant positions and the positions linked to the roads are registered, and
  • Fig. 4 shows the map detail shown in Fig. 3, in which the for the reconstruction of the driven
  • FIG. 1 shows an exemplary offboard toll collection system 10.
  • the offboard toll collection system 10 includes, for example, a toll collection system 50, a center 40 and at least one vehicle 20, for example a vehicle, which is equipped with a mobile radio terminal 30.
  • the mobile radio terminal 30 may comprise a conventional satellite receiver 31, which may be a GPS-enabled receiver, which serves to position the vehicle 20.
  • the mobile radio terminal 30 also has a device 32, which is * Significant
  • SPE Position Extractor
  • the satellite receiver 31 is further configured to detect additional attributes such as direction, speed, and the distance traveled by the vehicle 20. These data can be stored together with the determined significant positions in a memory 34. The data stored in the memory 34 are sent via an air interface 33 to the control center 40. At this point, it should be noted that the mobile terminal 30 carries out a data compression, in that instead of the position information of the vehicle 20 that is currently being acquired, only the significant positions derived therefrom are transmitted to the central device 40.
  • a trigger can be set, which determines when the data stored in the memory 34 to the central device 40 are transmitted.
  • the trigger points can be set manually. Alternatively, the trigger points can also be determined as a function of time and / or as a function of the road geometry.
  • the central device 40 essentially serves to reconstruct the route actually used by the vehicle 20, taking into account the significant positions.
  • the significant positions received via a receiver 41 are supplied to an allocation device 42.
  • the allocation device 42 accesses a card memory 43 in which at least one digital card is stored.
  • the allocator 42 is capable of attaching each significant position to at least one road segment of the digital map. This functionality of the allocation device 42 is shown in FIG.
  • each significant position 70 is associated with at least one so-called tethered position 120 or 125 lying on different road segments.
  • the tethered positions 120 lie on the road 60 while the tethered positions 125 lie on the roads 80, 90 and 100.
  • the tethered positions 120 and 125 as well as the road segments on which the tethered positions lie are stored in a memory 47.
  • a selector 44 accesses the memory 47 to use an estimation algorithm to select those tethered positions and hence those road segments that are most likely to correspond to the road segments actually traveled by the vehicle 20.
  • the result of the selector 44 is shown schematically in FIG. As shown in Fig. 4, the selector 44 has selected the road segments of the roads 80, 90 and 100 on which the vehicle 20 most likely has traveled.
  • the road segments selected by the selector 44 now form the basis for the reconstruction of the route actually used by the vehicle 20.
  • the selected route segments are toll segments, which can be transmitted via the interface 46 to the toll collection system 50.
  • the central device 40 and the toll collection system 50 may communicate with each other via a wireless or wired connection.
  • the satellite receiver 31 can determine further attributes, such as the direction, speed and distance traveled by the vehicle 20.
  • the position information and the attributes may be stored in the memory 34.
  • the SPE device 32 determines, if appropriate taking into account the additionally stored attributes, by means of a filter algorithm significant positions, which are provided in Fig. 2 with reference numeral 70.
  • the significant positions 70 can also be stored in the memory 34.
  • the position information 110 and the significant positions 70 in FIG. 2 are entered in a map section corresponding to the digital map stored in the memory 43. Such a card is not typically used by the mobile terminal 30.
  • the streets 60 and 80 as well as the streets 110 and 60 extend in sections approximately parallel and at a small distance from each other. This has, as will be explained below, influence on the connection of the significant positions 70 to the road segments. Because due to measurement inaccuracies of the satellite receiver 31, it happens regularly that the periodically acquired position information and the significant positions determined therefrom do not lie exactly on the road actually used but laterally therefrom. This is shown schematically in FIGS. 2 and 3. As can be seen from Figs. 2 and 3, the spacing of successive significant positions 70 may be different. This is because the SPE algorithm's filtering algorithm 32 can take into account both the course of the road, the speed of the vehicle, and other parameters for determining the significant positions.
  • the allocation device 42 first projects the significant positions 70 into the digital map, which is stored in the map memory 43. Then, the allocator 42 attaches the significant positions to the roads that are in a predetermined proximity to the significant positions 70. As a result, significant locations 70 may be different in areas where multiple streets are in predetermined proximity
  • FIG. 3 shows the result of the allocation device 42.
  • two significant positions 70a and 70b are respectively associated with two connected positions 120 and 125.
  • the two significant positions 70a and 70b were connected to the roads 60 and 80.
  • the two significant positions 70c and 70d at the top of the map section were assigned to streets 60 and 100.
  • the assignment result shown in FIG. 3 is stored in the memory 47.
  • the memory 47 can also be determined by the satellite receiver 31 additional attributes are stored.
  • the selector 44 now accesses the memory 47 and selects, for example with the aid of an estimation algorithm as well as the attributes transmitted by the mobile radio terminal 30, those road segments which in all probability have actually been traveled by the vehicle 20. Taking into account the attributes which may include direction, speed and / or distance data, the selector 44 chooses the positions 125 linked to the roads 80, 90 and 100.
  • the positions 125 are, as shown in FIG. 4, road segments, which are graphically bounded by dots 130.
  • the road segments are selected by the selector 44 and supplied to the route reconstruction device 45, which reconstructs the route actually traveled by the vehicle 20 from the selected road segments.
  • the road segments selected to reconstruct the route are transmitted to the toll collection system 50 via the interface 46 of the central facility 40.
  • the toll collection system 50 is usually a table deposited in which all toll road sections are included. As a result, the toll collection system 50 can be determined from the central
  • Device 40 calculated road segments 130 calculate the tolls incurred for the reconstructed route, which corresponds to the actually traveled by the vehicle 20 route.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke, insbesondere zur Offboard-Mauterfassung, sowie eine Vorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist. Ein Kerngedanke der Erfindung ist darin zu sehen, kostengünstige Onboard-Units (30) , das sind Mobilfunkeinrichtungen, die in einem Fahrzeug (20) installiert sind, bereitzustellen, die Positionsinformationen erfassen, komprimieren und die komprimierten Positionsdaten zu einer zentralen Einrichtung (40) übertragen. Die zentrale Einrichtung (40) kann aus den komprimierten Positionsdaten dann die Strecke rekonstruieren, die ein Fahrzeug (20) tatsächlich gefahren ist. Eine Auswertung der Positionsinformationen, insbesondere zur Mautermittlung erfolgt nicht in den Onboard-Units (30) , sondern in einer separaten Einrichtung (50) . Da Positionsdaten, digitale Karten und sonstige Betriebsdaten nunmehr in einer zentralen Einrichtung verwaltet und bearbeitet werden, können diese Daten zum Beispiel bei Aktualisierung von Straßengeometrien einfach und schnell angepasst werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke, insbesondere zur Offboard-Mauterfassung, sowie eine Vorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des
Verfahrens geeignet ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine mobile Einrichtung und eine zentrale Einrichtung, die in einer Vorrichtung zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke eingesetzt werden können.
Um Wegekosten, das sind beispielsweise Kosten für den Erhalt und den Ausbau von Autobahnnetzen gerechter den Verkehrsteilnehmern anlasten zu können, werden Systeme zur Erfassung von Straßenbenutzungsgebühren, auch Mautgebühr genannt, eingesetzt. Hierbei werden zwei Arten, nämlich Systeme zur pauschalen und zur streckenabhängigen Mauterhebung unterschieden.
Im folgenden werden zwei bekannte Methoden zur streckenabhängigen Mauterhebung kurz erläutert.
Bei der ersten Methode wird ein Mauterhebungssystem verwendet, welches auf einer Kurzstreckenkommunikation unter Zuhilfenahme von sogenannten Bakensystemen basiert. Derartige Bakensysteme zeichnen sich dadurch aus, dass in einem Fahrzeug ein Mikrowellensender implementiert ist. An den mautpflichtigen Straßenabschnitten sind entsprechende Mikrowellenantennen angebracht, die vorbeifahrende Fahrzeuge, die mit einem Mikrowellensender ausgestattet sind, erkennen und an eine Zentrale melden, um die angefallenen Mautgebühren berechnen zu können.
Bei der zweiten Methode kommt MauterhebungsSystem zum Einsatz, welches auf komplexen Onboard-Systemen basiert. Onboard-Systeme enthalten sogenannte Onboard-Units (OBU) , die in Fahrzeugen installiert sind. Die Onboard-Units werten aktuelle OrtungsInformationen, die beispielsweise mittels eines GPS-Navigationssystems erfasst werden, aus. Mit Hilfe gespeicherter Kartendaten berechnet die Onboard- Unit die gefahrene Strecke und ermittelt daraus die benutzten mautpflichtigen Streckenabschnitte, welche dann an eine Zentrale gesendet werden. Ein Nachteil von derartigen Onboard-Systemen ist darin zu sehen, dass die in Fahrzeugen installierten Onboard-Units technisch komplexe und somit teure Geräte sind. Darüber hinaus müssen die in Onboard-Units gespeicherten Kartendaten ständig aktualisiert werden, wenn sich die Straßengeometrien ändern .
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke sowie eine in dieser Vorrichtung einsetzbare mobile Einrichtung und zentrale Einrichtung bereitzustellen, die den Einsatz kostengünstiger mobiler Einrichtungen, die in einem Fahrzeug installiert werden können, eine einfache und rasche Systempflege und eine grenzüberschreitende
Mauterfassung ermöglichen. Ein Kerngedanke der Erfindung ist darin zu sehen, kostengünstige Onboard-Units, das sind
Mobilfunkeinrichtungen, die in einem Fahrzeug installiert sind, bereitzustellen, die Positionsinformationen erfassen, komprimieren und die komprimierten Positionsdaten zu einer zentralen Einrichtung übertragen. Die zentrale Einrichtung kann aus den komprimierten Positionsdaten dann die Strecke rekonstruieren, die ein Fahrzeug tatsächlich gefahren ist. Eine Auswertung der Positionsinformationen, insbesondere zur Mautermittlung erfolgt nicht in den Onboard-Units, sondern in einer separaten Einrichtung. Da Positionsdaten, digitale Karten und sonstige Betriebsdaten nunmehr in einer zentralen Einrichtung verwaltet und bearbeitet werden, können diese Daten zum Beispiel bei Aktualisierung von Straßengeometrien einfach und schnell angepasst werden.
Das oben genannte technische Problem löst die Erfindung zum einen mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1.
Danach ist ein Verfahren zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke umschrieben. Dazu werden vorzugsweise zu periodischen Zeitpunkten Positionsinformationen über die vom Fahrzeug gefahrene Strecken in einem mobilen Positions-Bestimrnungsgerät erfasst. Aus den Positionsinformationen werden mittels eines vorbestimmten Filteralgorithmus signifikante Positionen ermittelt. Lediglich die signifikanten Positionen werden zu einer zentralen Einrichtung übertragen, in welcher eine digitale Streckenkarte gespeichert wird. Auf diese Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine komprimierte Datenübertragung von dem mobilen Positions-Bestimmungsgerät zur zentralen Einrichtung. Jede signifikante Position wird dann wenigstens einem Streckensegment der digitalen Streckenkarte zugeordnet. Hierbei ist es möglich, dass in Abhängigkeit von den Straßenverläufen der digitalen Karte eine oder mehrere signifikante Positionen jeweils an mehrere
Streckensegmente, die zu verschiedenen Straßen gehören, angebunden werden. Anschließend wird wenigstens ein Streckensegment ausgewählt, welches zur Rekonstruktion der gefahrenen Strecke verwendet wird. Jedes Streckensegment der rekonstruierten Strecke wird einer Auswerteeinrichtung zur weiteren Auswertung zur Verfügung gestellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Damit in der zentralen Einrichtung die gefahrene Strecke korrekt rekonstruiert werden kann, ist es erforderlich, dass sowohl die Start- als auch die Zielposition der gefahrenen Strecke der zentralen Einrichtung übermittelt werden .
Da nicht alle erfassten Positionsinformationen, sondern lediglich die daraus ermittelten signifikanten Positionen zur zentralen Einrichtung übertragen werden, genügt es, wenn zu vorbestimmten Triggerpunkten die signifikanten
Positionen übermittelt werden. Die Triggerpunkte können von der Zeit, der Straßengeometrie abhängen, oder manuelle festgelegt werden.
Um sicherzustellen, dass die rekonstruierte Strecke auch der tatsächlich benutzten Strecke entspricht, werden die zur Rekonstruktion der gefahrenen Strecke verwendeten Streckensegmente in Abhängigkeit von den signifikanten Positionen, Richtungs-, Geschwind!gkeits- und/oder Entfernungsdaten ausgewählt. Richtungs-, Geschwindigkeits- und/oder Entfernungsdaten werden beispielsweise von dem mobilen Positions-Bestimmungsgerät ermittelt und zusammen mit den gewonnenen signifikanten Positionen zur zentralen Einrichtung übertragen.
Die signifikanten Positionen, Richtungs-, Geschwindigkeits- und/oder Entfernungsdaten können als Koeffizienten für einen Schätzalgorithmus verwendet werden, mit dessen Hilfe die Streckensegmente zur Rekonstruktion der gefahrenen Strecke ausgewählt werden.
Um aus den laufend erfassten Positionsinformationen die optimalen signifikanten Positionen ermitteln zu können, können ebenfalls Richtungs-, Geschwindigkeits- und/oder Entfernungsdaten oder auch Entfernungs-, Zeit- und/oder Richtungsanderungen als Koeffizienten vom Filteralgorithmus berücksichtigt werden.
Die Erfindung findet vorzugsweise bei der Mauterhebung Anwendung. In diesem Fall wird die zu zahlende Mautgebühr in Abhängigkeit von den ausgewählten Streckensegmenten, die die rekonstruierte Strecke bilden, ermittelt.
Auch andere Anwendungsfälle sind denkbar. Beispielsweise können die ausgewählten Streckensegmente zur automatischen Erstellung eines Fahrtenbuchs verwendet werden.
Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Danach wird eine Vorrichtung zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke bereitgestellt. Die Vorrichtung weist wenigstens eine mobile Positions-Bestimmungseinrichtung zum Erfassen von Positionsinformationen auf. Unter mobiler Positions-
Bestimmungseinrichtung ist eine Einrichtung zu verstehen, die in einem Fahrzeug implementiert sein kann. Bei der Positions-Bestimmungseinrichtung kann es sich um ein GPS- taugliches Navigationsgerät handeln.
Ferner ist eine Einrichtung zum Ermitteln signifikanter Positionen aus erfassten Positionsinformationen unter Anwendung eines Filteralgorithmus vorgesehen. Diese Ermittlungseinrichtung wird nachfolgend auch "Significant Position Extractor" (SPE) oder SPE-Einrichtung bezeichnet. Die Vorrichtung weist ferner eine Sendeeinrichtung zum Übertragen ermittelter signifikanter Positionen zu einer zentralen Einrichtung auf. In der zentralen Einrichtung kann wenigstens eine digitale Straßenkarte gespeichert sein.
Die zentrale Einrichtung weist eine Einrichtung, die jeder signifikanten Position wenigstens ein Streckensegment der digitalen Streckenkarte zuordnet, eine Auswahleinrichtung, die wenigstens ein Streckensegment auswählt, und eine Strecken-Rekonstruktionseinrichtung auf, welche in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ausgewählten Streckensegment die gefahrene Strecke rekonstruiert. Die zur Rekonstruktion der tatsächlich benutzten Strecke ausgewählten Streckensegmente werden einer Auswerteeinrichtung zur weiteren Verarbeitung zugeführt .
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche . Bei einem vorteilhaften Anwendungsbeispiel sind wenigstens einige der ausgewählten Streckenabschnitte mautpflichtig. Demzufolge ist die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet, dass sie die für die rekonstruierte Strecke zu zahlende Mautgebühr ermitteln kann.
Zweckmäßigerweise sind Positions-Bestimmungseinrichtung, Ermittlungseinrichtung und Sendeeinrichtung in einem Gehäuse zu einer Einheit zusammengefasst und in einem Fahrzeug installiert.
Vorteilhafterweise weist die Sendeeinrichtung eine Funkschnittstelle auf, über die Daten zur zentralen Einrichtung gesendet werden.
Die Auswahleinrichtung bedient sich eines Schätzalgorithmus zur Auswahl der Streckensegmente, die zur Rekonstruktion der tatsächlich benutzten Strecke herangezogen werden.
Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch eine mobile Einrichtung gemäß Anspruch 13 sowie eine zentrale Einrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst, die jeweils zum Einsatz in einer Vorrichtung zur Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke geeignet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Offboard-
Mauterfassungssystems, in welchem die Erfindung verwirklicht ist, Fig. 2 ausschnittsweise eine Streckenkarte, in die
Positionsinformationen und signifikanten Positionen eingetragen sind,
Fig. 3 den in Fig. 2 dargestellten Kartenausschnitt, in den die signifikanten Positionen sowie die an die Straßen angebundenen Positionen eingetragen sind, und
Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Kartenausschnitt, in welchem die zur Rekonstruktion der gefahrenen
Strecke auszuwählenden Streckenabschnitte gekennzeichnet sind.
Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Offboard- Mauterhebungssystem 10. Zu dem Offboard-Mauterhebungssystem 10 gehören beispielsweise ein Mauterfassungssystem 50, eine Zentrale 40 und wenigstens ein Fahrzeug 20, beispielsweise ein Fahrzeug, welcher mit einem Mobilfunk-Endgerät 30 ausgerüstet ist.
Das Mobilfunk-Endgerät 30 kann einen herkömmlichen Satelliten-Empfänger 31, welcher ein GPS-tauglicher Empfänger sein kann, aufweisen, der zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs 20 dient. Das Mobilfunk-Endgerät 30 weist ferner eine Einrichtung 32 auf, die als *Significant
Position Extractor (SPE) " bezeichnet wird. Wie später noch näher ausgeführt wird, erzeugt die SPE-Einrichtung 32 mittels eines Filteralgorithmus aus Positionsinformationen, welche der Satelliten-Empfänger 31 regelmäßig ermittelt, signifikante Positionen, mit deren Hilfe die vom Fahrzeug 20 tatsächlich gefahrenen Strecke rekonstruiert werden kann.
Der Satelliten-Empfänger 31 ist ferner dazu ausgebildet, zusätzliche Attribute, wie Richtung, Geschwindigkeit und die zurückgelegte Strecke des Fahrzeugs 20 zu erfassen. Diese Daten können zusammen mit den ermittelten signifikanten Positionen in einem Speicher 34 abgelegt werden. Die im Speicher 34 abgelegten Daten werden über eine Luftschnittstelle 33 zu der Zentrale 40 gesendet. An dieser Stelle ist anzumerken, dass das Mobilfunk-Endgerät 30 eine Datenkomprimierung vornimmt, indem an Stelle der laufend erfassten Positionsinformationen des Fahrzeugs 20 lediglich die daraus gewonnenen signifikanten Positionen zur zentralen Einrichtung 40 übertragen werden.
In dem Mobilfunk-Endgerät 30 kann ein Trigger gesetzt werden, der bestimmt, wann die im Speicher 34 abgelegten Daten zur zentralen Einrichtung 40 übertragen werden. Die Triggerpunkte können manuell festgelegt werden. Alternativ können die Triggerpunkte auch zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit von der Straßengeometrie bestimmt werden.
Die zentrale Einrichtung 40 dient im Wesentlichen dazu, unter Berücksichtigung der signifikanten Positionen die vom Fahrzeug 20 tatsächlich benutzte Strecke zu rekonstruieren. Hierzu werden die über einen Empfänger 41 empfangenen signifikanten Positionen einer Zuordnungseinrichtung 42 zugeführt. Die Zuordnungseinrichtung 42 greift auf einen Kartenspeicher 43 zu, in dem wenigstens eine digitale Karte hinterlegt ist. Die Zuordnungseinrichtung 42 ist in der Lage, jede signifikante Position an wenigstens ein Straßensegment der digitalen Karte anzubinden. Diese Funktionalität der Zuordnungseinrichtung 42 ist in Fig. 3 dargestellt. Wie Fig. 3 zeigt, ist jeder signifikanten Position 70 wenigstens eine sogenannte angebundene Position 120 oder 125, welche auf verschiedenen Straßensegmenten liegen, zugeordnet. So liegen die angebundenen Positionen 120 auf der Straße 60, während die angebundenen Positionen 125 auf den Straßen 80, 90 und 100 liegen. Die angebundenen Positionen 120 und 125 sowie die Straßensegemente, auf denen die angebundenen Positionen liegen, werden in einem Speicher 47 abgelegt. Eine Auswahleinrichtung 44 greift auf den Speicher 47 zu, um mit Hilfe eines Schätzalgorithmus diejenigen angebundenen Positionen und somit diejenigen Straßensegmente auszuwählen, die mit der höchsten Wahrscheinlichkeit den tatsächlich vom Fahrzeug 20 gefahrenen Straßensegmenten entsprechen. Das Ergebnis der Auswahleinrichtung 44 ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, hat die Auswahleinrichtung 44 die Straßensegemente der Straßen 80, 90 und 100 ausgewählt, auf denen das Fahrzeug 20 höchstwahrscheinlich gefahren ist. Die von der Auswahleinrichtung 44 ausgewählten Straßensegmente bilden nunmehr die Grundlage für die Rekonstruktion der Strecke, die vom Fahrzeug 20 tatsächlich benutzt worden ist. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei den ausgewählten Streckensegmenten um mautpflichtige Segmente, welche über die Schnittstelle 46 zu dem Mauterfassungssystem 50 übertragen werden können. Die zentrale Einrichtung 40 und das Mauterfassungssystem 50 können über eine drahtlose oder über eine drahtgebundene Verbindung miteinander kommunizieren .
Nachfolgend wird die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Offboard-Mauterhebungssystems in Verbindung mit den Figuren 2 bis 4 näher erläutert.
Angenommen sei, dass das Fahrzeug 20 die Straße 80 in Pfeilrichtung bis zu der mit A gekennzeichneten Ausfahrt gefahren ist. An der Ausfahrt A verlässt das Fahrzeug 20 die Straße 80 und fährt über den Zubringer 90 bis zu der mit V gekennzeichneten Verzweigungsstelle. Dort biegt er links auf die Straße 100. Während das Fahrzeug 20 die beschriebene Strecke abfährt, ermittelt der Satelliten- Empfänger 31 des Fahrzeugs 20 laufend
Positionsinformationen, die mit Bezugszeichen 110 in der Fig. 2 dargestellt sind. Darüber hinaus können vom Satelliten-Empfänger 31 weitere Attribute, wie zum Beispiel die Richtung, Geschwindigkeit und zurückgelegte Strecke des Fahrzeugs 20 ermittelt werden. Die Positionsinformationen und die Attribute können in dem Speicher 34 abgelegt werden. Aus den gespeicherten Positionsinformationen 110 ermittelt die SPE-Einrichtung 32, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der zusätzlich gespeicherten Attribute, mittels eines Filteralgorithmus signifikante Positionen, die in Fig. 2 mit Bezugszeichen 70 versehen sind. Auch die signifikanten Positionen 70 können im Speicher 34 abgelegt werden. Lediglich der einfacheren Erläuterung wegen sind in Fig. 2 die Positionsinformationen 110 und die signifikanten Positionen 70 in einen Kartenausschnitt, der der im Speicher 43 hinterlegten digitalen Karte entspricht, eingetragen. Eine solche Karte wird in der Regel nicht von dem Mobilfunk-Endgerät 30 verwendet.
Wie in den Fig. 2, 3 und 4 deutlich zu sehen ist, verlaufen die Straßen 60 und 80 sowie die Straßen 110 und 60 abschnittsweise etwa parallel und in geringem Abstand zueinander. Dies hat, wie nachfolgend noch erläutert wird, Einfluss auf die Anbindung der signifikanten Positionen 70 an die Straßensegmente. Denn auf Grund von Messungenauigkeiten des Satelliten-Empfängers 31 kommt es regelmäßig vor, dass die periodisch erfassten Positionsinformationen und die daraus ermittelten signifikanten Positionen nicht genau auf der tatsächlich benutzen Straße, sondern seitlich davon liegen. Dies ist schematisch in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich wird, kann der Abstand aufeinander folgender signifikanten Positionen 70 unterschiedlich groß sein. Dies ist darauf zurückzuführen, das der Filteralgorithmus der SPE-Einrichtung 32 sowohl den Straßenverlauf, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und andere Parameter zur Ermittlung der signifikanten Positionen berücksichtigen kann.
Angenommen sei nunmehr, dass die im Speicher 34 abgelegten signifikanten Positionen 70 und die zusätzlich ermittelten Attribute alle 10 Minuten von dem Mobilfunk-Endgerät 30 zur zentralen Einrichtung 40 übertragen werden. Die Zuordnungseinrichtung 42 projiziert zunächst die signifikanten Positionen 70 in die digitale Karte, welche im Kartenspeicher 43 abgelegt ist. Anschließend bindet die Zuordnungseinrichtung 42 die signifikanten Positionen an die in vorbestimmter Nähe zu den signifikanten Positionen 70 verlaufenden Straßen an. Demzufolge können signifikante Positionen 70 in Bereichen, in denen mehrere Straßen in vorbestimmter Nähe zueinander verlaufen, verschiedenen
Straßen zugeordnet werden. In Fig. 3 ist das Ergebnis der Zuordnungseinrichtung 42 dargestellt. Danach sind im unteren Kartenbereich zwei signifikanten Positionen 70a und 70b jeweils zwei angebundene Positionen 120 und 125 zugeordnet. Mit anderen Worten wurden die beiden signifikanten Positionen 70a und 70b an die Straßen 60 und 80 angebunden. In ähnlicher Weise wurden die beiden signifikanten Positionen 70c und 70d am oberen Ende des Kartenausschnitts den Straßen 60 und 100 zugeordnet.
Das in der Fig. 3 dargestellte Zuordnungsergebnis wird in dem Speicher 47 abgelegt. In dem Speicher 47 können auch die von dem Satelliten-Empfänger 31 ermittelten zusätzlichen Attribute abgelegt werden. Die Auswahleinrichtung 44 greift nunmehr auf den Speicher 47 zu und wählt beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Schätzalgorithmus sowie den von dem Mobilfunk-Endgerät 30 übertragenen Attributen diejenigen Straßensegmente aus, die mit hoher Wahrscheinlichkeit vom Fahrzeug 20 auch tatsächlich befahren worden sind. Unter Berücksichtigung der Attribute, die Richtungs-, Geschwindigkeits- und/oder Entfernungsdaten enthalten können, entscheidet sich die Auswahleinrichtung 44 für die an die Straßen 80, 90 und 100 angebundenen Positionen 125. Den Positionen 125 sind, wie Fig. 4 zeigt, Straßensegmente, die grafisch durch Punkte 130 begrenzt sind, zugeordnet. Die Straßensegmente werden von der Auswahleinrichtung 44 ausgewählt und der Strecken- Rekonstruktionseinrichtung 45 zugeführt, die aus den ausgewählten Straßensegmenten die vom Fahrzeug 20 tatsächlich gefahrene Strecke rekonstruiert. Die zur Rekonstruktion der Strecke ausgewählten Straßensegmente, werden über die Schnittstelle 46 der zentralen Einrichtung 40 zum MauterfassungsSystem 50 übertragen.
In dem MauterfassungsSystem 50 ist üblicherweise eine Tabelle hinterlegt, in der alle mautpflichtigen Straßenabschnitte enthalten sind. Demzufolge kann das Mauterfassungssystem 50 anhand der von der zentralen
Einrichtung 40 übertragenen Straßensegmente 130 die für die rekonstruierte Strecke, welche der tatsächlich vom Fahrzeug 20 gefahrenen Strecke entspricht, angefallenen Mautgebühren berechnen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke mit folgenden
Verfahrensschritten : in einer mobilen Positions-Bestimmungseinrichtung (31) werden laufend Positionsinformationen (110) erfasst; aus den Positionsinformationen (110) werden mittels eines Filteralgorithmus signifikante Positionen (70) ermittelt; die signifikanten Positionen (70) werden zu einer zentralen Einrichtung (40) übertragen, in welcher eine digitale Streckenkarte gespeichert wird; jede signifikante Position (70) wird wenigstens einem
Streckensegment der digitalen Streckenkarte zugeordnet; wenigstens ein Streckensegment (130) wird ausgewählt, welches zu Rekonstruktion der gefahrenen Strecke verwendet wird; und jedes Streckensegment (130) der rekonstruierten Strecke wird einer Auswerteeinrichtung (50) zur weiteren
Auswertung zur Verfügung gestellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Start- und Zielposition der gefahrenen Strecke der zentralen Einrichtung (40) mitgeteilt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass zu vorbestimmten Triggerpunkten wenigstens eine ermittelte signifikante Position (70) zur zentralen Einrichtung (40) übertragen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die zur Rekonstruktion der gefahrenen Strecke verwendeten Streckensegmente in Abhängigkeit von den signifikanten Positionen, Richtungs-, Geschwindigkeits- und/oder Entfernungsdaten ausgewählt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckensegmente mit Hilfe eines Schätzalgorithmus ausgewählt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filteralgorithmus die signifikanten Positionen in Abhängigkeit von ermittelten Entfernungs-, Zeit- und/oder Richtungsanderungen ermittelt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den ausgewählten Streckensegmenten die für die rekonstruierte Strecke zu zahlende Mautgebühr ermittelt wird.
8. Vorrichtung zur automatischen Rekonstruktion und Auswertung einer gefahrenen Strecke, mit wenigstens einer mobilen Positions- Bestimmungseinrichtung (31) zum Erfassen von Positionsinformationen (110) , einer Einrichtung (32) zum Ermitteln signifikanter Positionen (70) aus erfassten Positionsinformationen unter Anwendung eines Filteralgorithmus, einer Sendeeinrichtung (33) zum Übertragen ermittelter signifikanter Positionen (70) zu einer zentralen Einrichtung (40), wobei die zentrale Einrichtung (40) einen Speicher (43) zum Speichern wenigstens einer digitalen Streckenkarte, eine Einrichtung (42) , die jeder signifikanten Position wenigstens ein Streckensegment der digitalen Streckenkarte zuordnet, eine Auswahleinrichtung (44) , die wenigstens ein Streckensegment (130) ausgewählt, und eine Strecken-Rekonstruktionseinrichtung (45) aufweist, welche in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ausgewählten Streckensegment die gefahrene Strecke rekonstruiert, und eine Auswerteeinrichtung (50) zum Auswerten jedes Streckensegments der rekonstruierten Strecke.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions-Bestimmungseinnrichtung (31) , die Ermittlungseinrichtung (32) und die Sendeeinrichtung (33) eine Einheit (30) bilden können und in einem Fahrzeug (20) installiert sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (33) eine Funkschnittstelle aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählten Streckensegmente (130) mautpflichtige Streckensegmente sind, und dass die Auswerteeinrichtung (50) zum Ermitteln der für die rekonstruierte Strecke zu zahlenden Mautgebühr ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinrichtung (44) unter Anwendung eines Schätzalgorithmus Streckensegmente auswählt.
13. Mobile Einrichtung (30) zum Einsatz in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, mit wenigstens einer Positions-Bestimmungseinrichtung (31) zum Erfassen von Positionsinformationen (110) , einer Einrichtung (32) zum Ermitteln signifikanter Positionen (70) aus den erfassten Positionsinformationen unter Anwendung eines Filteralgorithmus und einer drahtlosen Sendeeinrichtung (33) zum Übertragen ermittelter signifikanter Positionen (70) .
14. Zentrale Einrichtung (40) zur Rekonstruktion einer Strecke zum Einsatz in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, mit einer Speichereinrichtung (43) zum Speicher wenigstens einer digitalen Karte, einer Einrichtung (41) zum Empfangen von Daten, die signifikante Positionen (70) enthalten, einer Einrichtung (42) , die jeder signifikanten
Position wenigstens ein Streckensegment der digitalen
Karte zuordnet, eine Auswahleinrichtung (44) , die wenigstens ein Streckensegment ausgewählt, und eine Einrichtung (45), welche in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ausgewählten Streckensegment die gefahrene Strecke rekonstruiert.
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