EP2325807B1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen von Mautinformationen in einem Strassenmautsystem - Google Patents
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- EP2325807B1 EP2325807B1 EP09450219A EP09450219A EP2325807B1 EP 2325807 B1 EP2325807 B1 EP 2325807B1 EP 09450219 A EP09450219 A EP 09450219A EP 09450219 A EP09450219 A EP 09450219A EP 2325807 B1 EP2325807 B1 EP 2325807B1
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- G—PHYSICS
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- G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
- G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
- G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
Definitions
- the present invention relates to a method for generating toll information from the movements of vehicle devices in a road toll system comprising at least one toll center and a plurality of geographically distributed beacons connected thereto for short range radio communication with the vehicle devices and recording a sequence of position data of a vehicle device in that vehicle device ,
- the invention further relates to a vehicle device (onboard unit, OBU) for such a road toll system, having a satellite navigation receiver for generating a sequence of position data, a first memory for recording the position data sequence, and a short range transceiver for radio communication with one of many geographically distributed beacons, if the vehicle unit is in the transceiver area.
- OBU onboard unit
- the invention also relates to a beacon and a monitoring device for such a road toll system.
- short-range radio communications in the present specification radio distances (cell radii) of up to several kilometers are meant.
- Infrastructure-based tolling systems achieve a high security of leases, but require a comprehensive roadside infrastructure to localize OBUs area-wide, because the local resolution of the localization of the size of the transceiver areas and number of beacons results.
- Infrastructure-free tolling systems have a fundamentally unlimited area coverage due to the self-localization capability of the OBUs, but require an enormous computing power (server farm) in the toll center in order to generate toll information from the raw OBU position data or in the case of "thick client".
- server farm server farm
- -Systems accordingly complex OBUs, which can record and process the entire toll cards of the toll cover area, which also requires a correspondingly complex distribution and updating the toll cards over the mobile network. This traffic is bandwidth-consuming and not least expensive for the user.
- the invention has for its object to provide methods and devices for a road toll system, which combine the advantages of the known systems, without taking over their respective disadvantages.
- the invention provides a vehicle device of the type mentioned, which is characterized by a second memory for receiving at least one set of location data tolling geo-objects from the environment of a beacon, which location data set was received by the short range transceiver of this beacon, wherein the vehicle device compares the recorded position data sequence with the received location record (s) to generate toll information therefrom, and transmits this toll information to the beacon via the short range transceiver when the vehicle unit is in its transceiver area.
- a beacon for such a road toll system comprising a short range transceiver for radio communication with vehicular devices located in its transceiver area, characterized by a memory for receiving a set of toll local geo-objects location data the beacon, wherein the beacon is configured to transmit the location data to vehicle devices in their transmission-receiving area and to receive the toll information generated in the vehicle devices.
- the invention also provides a monitoring device for a road toll system having at least one such beacon configured to detect movements of vehicle devices based on the location record of a beacon and the detected movements of vehicle devices in the local environment of the beacon the toll information generated by these vehicle devices - be it directly in these vehicle devices or in a beacon. Incorrect or missing toll information can be detected in this way. If the check result is negative, further measures may preferably be initiated, in particular photo or video recordings of the vehicle and / or the recording and storage of data of the vehicle device.
- said local environment of a beacon is greater than its transceiver area, that in step a) the location data set of an adjacent beacon in this beacon is provided, and that in steps c) and d ) and the adjacent location data set is received and compared with the position data sequence.
- the OBUs thus receive on their way - when they come in the transceiver area of a beacon - current location records for their residence area, the last recorded position data sequence based on these location records to process toll information, and deliver the toll information generated at a beacon on their way from.
- OBUs localize themselves in any manner known in the art, for example by means of radio coverage in a mobile radio network etc.
- the position data are determined and recorded with a satellite navigation receiver of the vehicle device, as is is practically proven in "thick client" OBUs for GNSS / CN toll systems.
- Short range radio communication between the vehicle devices and beacons may also be accomplished by any short range radio standard known in the art, but preferably by dedicated short range communication (DSRC), WAVE (wireless access for vehicle environments) or WLAN (wireless local area network) standard which allows the use of existing infrastructures.
- DSRC dedicated short range communication
- WAVE wireless access for vehicle environments
- WLAN wireless local area network
- the location data set additionally contains charging information, which is included in the generation of the toll information.
- charging information which is included in the generation of the toll information.
- the location data set also test mechanisms such as checksums, hash functions or the like. include, with which its timeliness, validity and / or completeness is verifiable.
- the generated toll information is preferably location anonymized to ensure privacy.
- the memory of the vehicle device of the invention are preferably ring memory, which each record only the last recorded (n) position data sequence (s) or the last received location records, thereby saving memory and the vehicle unit can be carried out correspondingly cheaper.
- Fig. 1 1 is a detail of a road toll system 1 with a toll center (central system, CS) 2 and a multiplicity thereof via connections 2 'of connected, geographically distributed short range radio beacons ("beacons" for short) 3.
- the beacons 3 of which three beacons RSE 1 , RSE 2 , RSE 3 (generally RSE i ) are shown here, each have a locally limited transceiver range S 1 , S 2 , S 3 (generally S i ), within which they Vehicle devices or OBUs 4 can communicate.
- the OBUs 4 with corresponding short-range transceivers 5 (FIG. Fig. 2 ) for radio communication with the beacons 3 equipped.
- the Kurzreichweis th radio communication between the beacons 3 and the OBUs 4 is preferably carried out according to the DSRC, WAVE or WLAN standard.
- the OBUs 4 are carried by vehicles 6 which are located on traffic areas 7, e.g. Roads, highways, parking lots, parking garages, etc., of the coverage area 8 of the road toll system 1 move.
- traffic areas 7, e.g. Roads, highways, parking lots, parking garages, etc. of the coverage area 8 of the road toll system 1 move.
- the coverage area 8 of the road toll system 1 is subdivided into a multiplicity of adjoining local surroundings U 0 , U 1 , U 2 , U 3 , U 4 (generally U i ), to each of which one of the beacons 3 is allocated.
- the local environment U i of a beacon 3 is preferably greater than its transceiver range S i .
- Geographical objects O ij in the coverage area 8 of the road toll system 1, whose location use by a vehicle 6, more precisely its OBU 4, is charged ("vermautet"), so-called.
- Tolled geo-objects are distributed accordingly to the local environments U i .
- Each beacon 3 is thus responsible for the tolling of the geo objects O ij in their environment U i .
- the tolled geo-objects O ij can be of any kind.
- Fig. 1 Some examples are shown, such as road sections O 11 , O 12 and O 21 , whose driving is to be marred, a parking O 23 , whose use time is to be charged, and a barrier O 22 , whose passage is toll road.
- each OBU 4 is equipped with a device 9 for their self-sufficient positioning.
- the device 9 is preferably a satellite navigation receiver, for example a GPS receiver, which continuously determines its position in a global navigation satellite system and generates a sequence ("track") t of position data ("position fixes") p 1 , p 2 , which is recorded in a first memory 10 of the OBU 4.
- the memory 10 is preferably a ring memory which contains only the last position data p i determined.
- Each beacon 3 in a local memory 11 provides the location data of the geo objects O ij of its environment U i as a location record m i for passing OBUs 4.
- the location data set m i is entered locally into the beacon 3 or distributed centrally from the toll center 2 via the connections 2 'to the beacons 3.
- each beacon 3 preferably also contains the location data sets of one or more adjacent neighborhoods U i , such as, for example, the beacon RSE 2 for the location records m 1 and m 3 of the neighboring neighborhoods U 1 and U 3 .
- the beacon 3 When an OBU 4 enters the transceiver area S i of a beacon 3, the beacon 3 sends the location data sets m i provided in its memory 11 to the OBU 4, which receives these via its transceiver 5 and stores them in a second memory 12. Also, the second memory 12 is preferably a ring memory, which receives only the last received location records m i .
- the OBU 4 compares the position data sequence t recorded in the memory 10 with the received location data records m i in the memory 12 for geographic similarity or "map-making" (block 14), in order to generate toll information tc ("toll charge").
- the toll information tc generated in the OBU 4 are deposited via the transceiver 5 to a beacon 3, either to the same beacon 3, if the OBU 4 is still in its transceiving area S i, or at a later time to a next beacon 3 , in whose transmission reception area S i the OBU 4 arrives on its way.
- Fig. 3 shows the procedure of the procedure again in detail.
- a first step a one or more sets m i with location data of tollable geo objects O ij of the respective surroundings U i of a beacon 3 are provided in the beacons 3, for example by receiving the toll center 2 via the links 2 '.
- an OBU 4 records a first sequence t 1 of position data ⁇ p 1 , p 2 , p 3 , ... ⁇ in its memory 10.
- the OBU 4 gets into the transceiver area S 1 of a first beacon 3, here RSE 1 , it receives from this - according to Handshake ("connect") - in a step c) the location data set m 1 of the beacon RSE 1 and - optionally - the location records m 0 , m 2 of the neighboring environments U 0 , U 2 .
- the OBU 4 carries out a comparison between the recorded position data sequence t 1 and the received location data records m 0 , m 1 , m 2 ("map matching" block 14), possibly taking into account geo-object data. and / or OBU (setting) -specific charging information received together with the location records m i , and generates toll information tc 1 therefrom.
- the toll information tc 1 is sent to the toll center 2 via the transceiver 5 of the OBU 4 and via the next available beacon 3, in this case also the beacon RSE 1 .
- the ring buffer 10 can be cleared and restarted with the recording of the position data p i to record a next position data sequence t 2 ⁇ p 1 , p 2 , .
- steps c) and d) are again carried out.
- the generated second toll information tc 2 via one of the next beacons 3 on the way, here the beacon RSE 3 are sent to the toll center 2, for example, when the transceiver area S 2 of the second beacon RSE 2 already during the step d) has been.
- the location records m i the beacons 3 can also (stationary or mobile) monitoring devices 15 of the road toll system 1 are provided, u.zw. preferably by direct transmission from beacons 3 via said short range radio communication.
- the monitoring devices 15 are in a conventional manner capable of detecting the movements of vehicles 6 with vehicle devices 4 in their vicinity, For example, by means of photo or video surveillance, light barriers, radar or laser scanners, etc.
- the monitoring devices 15 check the toll information generated by the vehicle devices 4 on the basis of the location data records m i of a beacon 3 and the detected vehicle movements in the vicinity U i of the beacon 3 tc i and can cause further measures in case of divergence, eg a malfunction or a toll, for example a photo or video recording of the vehicle 6 and / or a registration and storage of data of the vehicle device 4.
- the monitoring device 15 could be also used to on the basis of the location data records m i received from a beacon and the detected movements of the OBUs in the local environment U i of a beacon check the toll information tc i generated by this beacon 3.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Mautinformationen aus den Bewegungen von Fahrzeuggeräten in einem Straßenmautsystem, das zumindest eine Mautzentrale und eine Vielzahl daran angeschlossener geographisch verteilter Baken zur Kurzreichweiten-Funkkommunikation mit den Fahrzeuggeräten umfaßt und eine Folge von Positionsdaten eines Fahrzeuggeräts in diesem fahrzeuggerät aufzeichnet.
- Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeuggerät (onboardunit, OBU) für ein solches Straßenmautsystem, mit einem Satellitennavigationsempfänger zur Erzeugung einer Folge von Positionsdaten, einem ersten Speicher zur Aufzeichnung der Positionsdatenfolge, sowie einem Kurzreichweiten-Sendeempfänger zur Funkkommunikation mit einer von vielen geographisch verteilten Baken, wenn sich das Fahrzeuggerät in deren Sendeempfangsbereich befindet.
- Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Bake und ein Überwachungsgerät für ein solches Straßenmautsystem.
- Unter "Kurzreichweiten"-Funkkommunikationen werden in der vorliegenden Beschreibung Funkentfernungen (Zellradien) von bis zu einigen Kilometern verstanden.
- Moderne Straßenmautsysteme folgen in ihren Funktionen, Rollenverteilungen und Schnittstellen den im Standard ISO 17573, "Road Transport and Traffic Telematics - Electronic Fee Collection - System Architecture for Vehicle Related Transport Services", definierten Prinzipien. Danach gibt es derzeit im wesentlichen zwei grundlegende Arten von Systemen:
- "Infrastrukturgebundene" Systeme, z.B. DSRC-Mautsysteme (dedicated short range communication), bei denen eine straßenseitige Infrastruktur (roadside equipment, RSE), beispielsweise DSRC-Funkbaken, die OBUs lokalisiert und vermautet; und
- "infrastrukturlose" Systeme wie GNSS-Mautsysteme (global navigation satellite systems), bei welchen sich die OBUs autark selbst lokalisieren und entweder "rohe" Positionsdaten (als sog. "thin clients") oder daraus auf Grundlage von Mautkarten "fertig" berechnete Mautinformationen (als sog. "thick clients") über ein Mobilfunknetz (cellular network, CN) an die Mautzentrale senden. Aus der
EP 1 909 231 A1 ist eine zwischen einem solchen thick- und thin-client-Betrieb umschaltende OBU bekannt. - Infrastrukturgebundene Mautsysteme erreichen eine hohe Vermautungssicherheit, benötigen dazu jedoch eine umfangreiche straßenseitige Infrastruktur, um OBUs flächendeckend lokalisieren zu können, weil sich die Ortsauflösung der Lokalisierung aus der Größe der Sendeempfangsbereiche und Anzahl der Baken ergibt. Infrastrukturlose Mautsysteme haben anderseits aufgrund der Selbstlokalisierungsfähigkeit der OBUs eine prinzipiell unbegrenzte Flächenabdeckung, erfordern jedoch bei "thin client"-Systemen eine enorme Rechenleistung (Serverfarm) in der Mautzentrale, um aus den rohen Positionsdaten der OBUs Mautinformationen zu erzeugen, oder bei "thick client"-Systemen entsprechend aufwendige OBUs, welche die gesamten Mautkarten des Mautabdeckungsgebiets aufnehmen und verarbeiten können, was auch eine entsprechend aufwendige Verteilung und Aktualisierung der Mautkarten über das Mobilfunknetz voraussetzt. Dieser Datenverkehr ist bandbreitenverzehrend und nicht zuletzt kostspielig für den Benutzer.
- Die Erfindung setzt sich zum Ziel, Verfahren und Vorrichtungen für ein Straßenmautsystem zu schaffen, welche die Vorteile der bekannten Systeme vereinen, ohne deren jeweilige Nachteile zu übernehmen.
- Dieses Ziel wird in einem ersten Aspekt der Erfindung mit einem Verfahren der einleitend genannten Art erreicht, das sich auszeichnet durch die Schritte:
- a) Bereitstellen eines Satzes von Ortsdaten mautpflichtiger Geoobjekte aus der jeweiligen lokalen Umgebung einer Bake in dieser Bake,
- b) Aufzeichnen einer Folge von Positionsdaten eines Fahrzeuggeräts in diesem Fahrzeuggerät,
- c) wenn das genannte Fahrzeuggerät im Sendeempfangsbereich einer Bake ist: Empfangen des Ortsdatensatzes von dieser Bake im Fahrzeuggerät,
- d) Vergleichen der Positionsdatenfolge mit dem empfangenen Ortsdatensatz im Fahrzeuggerät, um daraus Mautinformationen zu erzeugen, und
- e) wenn das genannte Fahrzeuggerät im Sendeempfangsbereich einer Bake ist: Senden der Mautinformationen vom Fahrzeuggerät über die Bake an die Mautzentrale.
- In einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Fahrzeuggerät der eingangs genannten Art, das sich durch einen zweiten Speicher zur Aufnahme zumindest eines Satzes von Ortsdaten mautpflichtiger Geoobjekte aus der Umgebung einer Bake auszeichnet, welcher Ortsdatensatz mittels des Kurzreichweiten-Sendeempfängers von dieser Bake empfangen wurde, wobei das Fahrzeuggerät die aufgezeichnete Positionsdatenfolge mit dem bzw. den empfangenen Ortsdatensatz bzw. -sätzen vergleicht, um daraus Mautinformationen zu erzeugen, und diese Mautinformationen über den Kurzreichenweiten-Sendeempfänger an eine Bake sendet, wenn das Fahrzeuggerät in deren Sendeempfangsbereich ist.
- In einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Bake für ein solches Straßenmautsystem geschaffen, mit einem Kurzreichweiten-Sendeempfänger zur Funkkommunikation mit Fahrzeuggeräten, die sich in ihrem Sendeempfangsbereich befinden, welche gekennzeichnet ist durch einen Speicher zur Aufnahme eines Satzes von Ortsdaten mautpflichtiger Geoobjekte aus der Umgebung der Bake, wobei die Bake dazu ausgebildet ist, die Ortsdaten an Fahrzeuggeräte in ihrem Sende-empfangsbereich zu senden und die in den Fahrzeuggeräten erzeugten Mautinformationen zuempfangen.
- In einem vierten Aspekt schafft die Erfindung auch ein Überwachungsgerät für ein Straßenmautsystem mit zumindest einer solchen Bake, das dazu ausgebildet ist, Bewegungen von Fahrzeuggeräten zu detektieren, und welches auf Grundlage des Ortsdatensatzes einer Bake und der detektierten Bewegungen von Fahrzeuggeräten in der lokalen Umgebung der Bake die von diesen Fahrzeuggeräten - sei es direkt in diesen Fahrzeuggeräten oder in einer Bake - erzeugten Mautinformationen überprüft. Falsche oder fehlende Mautinformationen können auf diese Weise erkannt werden. Bei negativem Überprüfungsergebnis können bevorzugt weitere Maßnahmen veranlaßt werden, insbesondere Foto-oder Videoaufnahmen des Fahrzeugs und/oder die Aufnahme und Speicherung von Daten des Fahrzeuggeräts.
- Die Erfindung beruht auf einem neuartigen Einsatz von selbstlokalisierenden OBUs im Rahmen eines infrastrukturgebundenen Mautsystems mit Funkbaken zur Verteilung lokal begrenzter Mautkarten der Umgebung, sog. Ortsdatensätze, an passierende OBUs und zur Entgegennahme von in den OBUs auf Grundlage dieser lokalen Karten berechneten Mautinformationen. Damit werden die folgenden Vorteile erzielt:
- Durch die Aufteilung des gesamten Abdeckungsbereichs des Mautsystems auf einzelne lokale Teilkarten (Ortsdatensätze) wird die Wartung und Bereitstellung der Ortsdaten der mautpflichtigen Geoobjekte an die OBUs wesentlich vereinfacht. Bei lokalen Änderungen brauchen in der Zentrale und/oder den zuständigen Baken jeweils nur die lokalen Ortsdatensätze aktualisiert zu werden.
- OBUs der Erfindung sind im Vergleich zu bekannten "thick client"-OBUs wesentlich einfacher und kostengünstiger aufgebaut, da sie nur geringen Speicher zur Aufnahme der lokalen Mautkarten ihres Aufenthaltsgebiets benötigen.
- Auch der zur Verteilung und Aktualisierung der Mautkarten erforderliche Datenverkehr ist wesentlich reduziert, was Bandbreite spart. Überdies ist hiefür kein Mobilfunknetz erforderlich, was dem Benutzer beträchtliche Mobilfunkgebühren erspart.
- Schließlich gestaltet sich auch die Straßeninfrastruktur wesentlich einfacher als bei den bekannten infrastrukturgebundenen Systemen: Da sich die OBUs selbst lokalisieren, ist die Lokalisierungsgenauigkeit nicht mehr von den Orten und der Dichte der Baken abhängig, so daß wesentlich weniger Baken erforderlich sind. Die Baken brauchen auch nicht mehr - wie bei den bekannten DSRC-Systemen - Richtstrahlcharakteristik haben, um passierende OBUs möglichst genau zu lokalisieren, sondern können mit einer Rundstrahlcharakteristik ausgestattet sein und sogar OBUs in größerer Entfernung, z.B. 1 bis 2 km, servicieren.
- Nicht zuletzt kann eine Bake damit nicht nur für ein, sondern für viele mautpflichtige Geoobjekte in ihrer Umgebung zuständig sein, wodurch mit einer sehr geringen Anzahl von Baken das Auslangen gefunden werden kann.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird demgemäß vorgesehen, daß die genannte lokale Umgebung einer Bake größer ist als ihr Sendeempfangsbereich, daß in Schritt a) auch der Ortsdatensatz einer benachbarten Bake in dieser Bake bereitgestellt wird, und daß in den Schritten c) und d) auch der benachbarte Ortsdatensatz empfangen und mit der Positionsdatenfolge verglichen wird. Die OBUs erhalten auf diese Weise auf ihrem Weg - wenn sie in den Sendeempfangsbereich einer Bake kommen - aktuelle Ortsdatensätze für ihr Aufenthaltsgebiet, können die zuletzt aufgezeichnete Positionsdatenfolge auf Grundlage dieser Ortsdatensätze zu Mautinformationen verarbeiten, und liefern die so erzeugten Mautinformationen bei einer Bake auf ihrem Weg ab.
- Für die grundlegenden Funktionen des erfindungsgemäßen Systems ist es ausreichend, wenn sich OBUs auf beliebige in der Technik bekannte Art und Weise selbst lokalisieren, beispielsweise mittels Funkpeilung in einem Mobilfunknetz usw. Bevorzugt werden die Positionsdaten aber mit einem Satellitennavigationsempfänger des Fahrzeuggeräts ermittelt und aufgezeichnet, wie dies bei "thick client"-OBUs für GNSS/CN-Mautsysteme praktisch erprobt ist.
- Auch die Kurzreichweiten-Funkkommunikation zwischen den Fahrzeuggeräten und Baken kann nach jedem in der Technik bekannten Kurzreichweitenfunkstandard erfolgen, bevorzugt jedoch nach dem DSRC (dedicated short range communication), WAVE (wireless access for vehicle environments) oder WLAN (wireless local area network) -Standard, was die Verwendung bestehender Infrastrukturen ermöglicht.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ortsdatensatz zusätzlich Gebühreninformationen enthält, welche in die Erzeugung der Mautinformationen eingehen. Dadurch können z.B. individuelle Mautgebühren für einzelne mautpflichtige Geoobjekte oder spezielle OBUs oder OBU-Einstellungen vorgegeben werden.
- Bevorzugt kann der Ortsdatensatz auch Prüfmechanismen wie Prüfsummen, Hash-Funktionen od.dgl. umfassen, mit denen seine Aktualität, Gültigkeit und/oder Vollständigkeit verifizierbar ist.
- Die erzeugten Mautinformationen sind bevorzugt ortsanonymisiert, um Datenschutz zu gewährleisten.
- Die Speicher des Fahrzeuggeräts der Erfindung sind bevorzugt Ringspeicher, welche jeweils nur die zuletzt aufgezeichnete(n) Positionsdatenfolge(n) bzw. den oder die zuletzt empfangenen Ortsdatensätze aufnehmen, wodurch Speicherplatz gespart und das Fahrzeuggerät entsprechend kostengünstiger ausgeführt werden kann.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
-
Fig. 1 eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht eines Straßenmautsystems, welches nach dem Verfahren der Erfindung arbeitet und erfindungsgemäße Fahrzeuggeräte und Baken umfaßt; -
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Fahrzeuggeräts der Erfindung; und -
Fig. 3 ein Sequenzdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. - In
Fig. 1 ist ausschnittsweise ein Straßenmautsystem 1 mit einer Mautzentrale (central system, CS) 2 und einer Vielzahl daran über Verbindungen 2' angeschlossener, geographisch verteilter Kurzreichweiten-Funkbaken (kurz "Baken") 3 gezeigt. Die Baken 3, von denen hier stellvertretend drei Baken RSE1, RSE2, RSE3 (allgemein RSEi) gezeigt sind, haben jeweils einen lokal begrenzten Sendeempfangsbereich S1, S2, S3 (allgemein Si), innerhalb dessen sie mit Fahrzeuggeräten bzw. OBUs 4 kommunizieren können. Zu diesem Zweck sind die OBUs 4 mit entsprechenden Kurzreichweiten-Sendeempfängern 5 (Fig. 2 ) zur Funkkommunikation mit den Baken 3 ausgestattet. Die Kurzreichweis ten-Funkkommunikation zwischen den Baken 3 und den OBUs 4 erfolgt bevorzugt nach dem DSRC-, WAVE- oder WLAN-Standard. - Die OBUs 4 werden von Fahrzeugen 6 mitgeführt, welche sich auf Verkehrsflächen 7, z.B. Straßen, Autobahnen, Parkplätzen, Parkhäusern usw., des Abdeckungsgebiets 8 des Straßenmautsystems 1 bewegen.
- Das Abdeckungsgebiet 8 des Straßenmautsystems 1 ist in eine Vielzahl aneinandergrenzender lokaler Umgebungen U0, U1, U2, U3, U4 (allgemein Ui) aufgeteilt, denen jeweils eine der Baken 3 zugeteilt ist. Die lokale Umgebung Ui einer Bake 3 ist bevorzugt größer als ihr Sendeempfangsbereich Si. Geographische Objekte Oij im Abdeckungsgebiet 8 des Straßenmautsystems 1, deren Ortsbenützung durch ein Fahrzeug 6, genauer dessen OBU 4, vergebührt ("vermautet") werden soll, sog. mautpflichtige Geoobjekte, verteilen sich dementsprechend auf die lokalen Umgebungen Ui. Jede Bake 3 ist damit für die Vermautung der Geoobjekte Oij in ihrer Umgebung Ui zuständig.
- Die mautpflichtigen Geoobjekte Oij können beliebiger Art sein. In
Fig. 1 sind einige Beispiele gezeigt, wie Straßenabschnitte O11, O12 und O21, deren Befahren vermautet werden soll, ein Parkplatz O23, dessen Benützungszeit vergebührt werden soll, und ein Schranken O22, dessen Passieren mautpflichtig ist. - Wie in
Fig. 2 im Detail gezeigt, ist jede OBU 4 mit einer Einrichtung 9 zu ihrer autarken Positionsbestimmung ausgestattet. Die Einrichtung 9 ist bevorzugt ein Satellitennavigationsempfänger, z.B. GPS-Empfänger, welcher fortlaufend seine Position in einem globalen Satellitennavigationssystem ermittelt und daraus eine Abfolge ("track") t von Positionsdaten ("position fixes") p1, p2, ... erzeugt, die in einem ersten Speicher 10 der OBU 4 aufgezeichnet wird. Der Speicher 10 ist bevorzugt ein Ringspeicher, der jeweils nur die zuletzt ermittelten Positionsdaten pi enthält. - Zurückkehrend auf
Fig. 1 stellt jede Bake 3 in einem lokalen Speicher 11 die Ortsdaten der Geoobjekte Oij ihrer Umgebung Ui als ein Ortsdatensatz mi für passierende OBUs 4 bereit. Der Ortsdatensatz mi wird lokal in die Bake 3 eingepflegt oder zentral von der Mautzentrale 2 über die Verbindungen 2' an die Baken 3 verteilt. Bevorzugt enthält jede Bake 3 zusätzlich zu ihrem eigenen Ortsdatensatz mi auch die Ortsdatensätze einer oder mehrerer angrenzender Umgebungen Ui, wie hier z.B. die Bake RSE2 für die Ortsdatensätze m1 und m3 der benachbarten Umgebungen U1 und U3. - Wenn eine OBU 4 in den Sendeempfangsbereich Si einer Bake 3 gelangt, sendet die Bake 3 die in ihrem Speicher 11 bereitgestellten Ortsdatensätze mi an die OBU 4, welche diese über ihren Sendeempfänger 5 empfängt und in einem zweiten Speicher 12 speichert. Auch der zweite Speicher 12 ist bevorzugt ein Ringspeicher, welcher nur die zuletzt empfangenen Ortsdatensätze mi aufnimmt.
- Die OBU 4 vergleicht daraufhin die im Speicher 10 aufgezeichnete Positionsdatenfolge t mit den empfangenen Ortsdatensätzen mi im Speicher 12 auf geographische Ähnlichkeit bzw. Zuordenbarkeit ("map maching", Block 14), um daraus Mautinformationen tc ("toll charge") zu erzeugen.
- Die in der OBU 4 erzeugten Mautinformationen tc werden über den Sendeempfänger 5 an eine Bake 3 abgesetzt, und zwar entweder an dieselbe Bake 3, wenn sich die OBU 4 noch in deren Sendeempfangsbereich Si befindet, oder zu einem späteren Zeitpunkt an eine nächste Bake 3, in deren Sendeempfangsbereich Si die OBU 4 auf ihrem Weg gelangt.
- Bei dem "map matching"-Vergleich 14 werden bevorzugt auch Gebühreninformationen berücksichtigt, welche gemeinsam mit den Ortsdatensätzen mi von den Baken 3 empfangen wurden, z.B. geoobjekt- und/oder OBU-spezifische oder OBU-Einstellungsspezifische Mautgebühren.
-
Fig. 3 zeigt den Ablauf des Verfahrens noch einmal im Detail. In einem ersten Schritt a) werden in den Baken 3 ein oder mehrere Sätze mi mit Ortsdaten mautpflichtiger Geoobjekte Oij der jeweiligen Umgebung Ui einer Bake 3 bereitgestellt, beispielsweise durch Empfangen von der Mautzentrale 2 über die Verbindungen 2'. - In einem Schritt b) zeichnet eine OBU 4 eine erste Folge t1 von Positionsdaten {p1, p2, p3, ...} in ihrem Speicher 10 auf. Sobald die OBU 4 in den Sendeempfangsbereich S1 einer ersten Bake 3, hier RSE1, gelangt, empfängt sie von dieser - nach entsprechendem Handshake ("connect") - in einem Schritt c) den Ortsdatensatz m1 der Bake RSE1 und - optional - die Ortsdatensätze m0, m2 der benachbarten Umgebungen U0, U2.
- In einem anschließenden Schritt d) führt die OBU 4 einen Vergleich zwischen der aufgezeichneten Positionsdatenfolge t1 und dem bzw. den empfangenen Ortsdatensätzen m0, m1, m2 durch ("map matching"-Block 14), gegebenenfalls unter Berücksichtigung von geoobjekt- und/oder OBU-(Einstellungs)-spezifischen Gebühreninformationen, die zusammen mit den Ortsdatensätzen mi empfangen wurden, und erzeugt daraus Mautinformationen tc1. Die Mautinformationen tc1 werden in einem darauffolgenden Schritt e) über den Sendeempfänger 5 der OBU 4 und über die nächstverfügbare Bake 3, hier noch die Bake RSE1, an die Mautzentrale 2 abgesetzt.
- Nach Erzeugung der ersten Mautinformationen tc1 kann der Ringspeicher 10 gelöscht und mit der Aufzeichnung der Positionsdaten pi neu begonnen werden, um eine nächste Positionsdatenfolge t2 {p1,p2,...) aufzuzeichnen.
- Sobald die OBU 4 dann in den Sendeempfangsbereich S2 einer nächsten Bake 3, hier RSE2, auf ihrem Weg gelangt, werden wieder die Schritte c) und d) durchgeführt. Wie in
Fig. 3 gezeigt, können die erzeugten zweiten Mautinformationen tc2 über eine der nächsten Baken 3 auf dem Weg, hier die Bake RSE3, an die Mautzentrale 2 abgesetzt werden, z.B. wenn der Sendeempfangsbereich S2 der zweiten Bake RSE2 während des Schritts d) bereits verlassen wurde. - Die Ortsdatensätze mi der Baken 3 können auch (stationären oder mobilen) Überwachungsgeräten 15 des Straßenmautsystems 1 zur Verfügung gestellt werden, u.zw. bevorzugt durch direktes Senden von den Baken 3 über die genannte Kurzreichweiten-Funkkommunikation. Die Überwachungsgeräte 15 sind in herkömmlicher Art und Weise befähigt, die Bewegungen von Fahrzeugen 6 mit Fahrzeuggeräten 4 in ihrer Nähe zu detektieren bzw. zu erfassen, beispielsweise mittels Foto- oder Videoüberwachung, Lichtschranken, Radar- oder Laserscannern usw. Die Überwachungsgeräte 15 überprüfen auf Grundlage des bzw. der Ortsdatensätze mi einer Bake 3 und der detektierten Fahrzeugbewegungen in der Umgebung Ui der Bake 3 die von den Fahrzeuggeräten 4 erzeugten Mautinformationen tci und können so im Falle einer Divergenz, z.B. einer Fehlfunktion oder eines Mautvergehens, weitere Maßnahmen veranlassen, beispielsweise eine Foto- oder Videoaufnahme des Fahrzeugs 6 und/oder eine Registrierung und Speicherung von Daten des Fahrzeuggeräts 4.
- Wenn das Mautsystem 1 auch "thin client"-OBUs umfaßt, welche ihre Positionsdatenfolgen ti direkt an eine Bake 3 senden, damit diese daraus anhand ihrer Ortsdatensätze mi die Mautinformationen tci erzeugt, könnten die Überwachungsgeräte 15 auch dazu eingesetzt werden, auf Grundlage der von einer Bake empfangenen Ortsdatensätze mi und der detektierten Bewegungen der OBUs in der lokalen Umgebung Ui einer Bake die von dieser Bake 3 erzeugten Mautinformationen tci zu überprüfen.
- Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.
Claims (17)
- Verfahren zum Erzeugen von Mautinformationen (tci) aus den Bewegungen von Fahrzeuggeräten (4) in einem Straßenmautsystem (1), das zumindest eine Mautzentrale (2) und eine Vielzahl daran angeschlossener geographisch verteilter Baken (3) zur Kurzreichweiten-Funkkommunikation mit den Fahrzeuggeräten (4) umfaßt, gekennzeichnet durch die Schritte:a) Bereitstellen eines Satzes (mi) von Ortsdaten mautpflichtiger Geoobjekte (oij) aus der jeweiligen lokalen Umgebung (Ui) einer Bake (3) in dieser Bake (3),b) Aufzeichnen einer Folge (ti) von Positionsdaten (pi) eines Fahrzeuggeräts (4) in diesem Fahrzeuggerät (4),c) wenn das genannte Fahrzeuggerät (4) im Sendeempfangsbereich (Si) einer Bake (3) ist: Empfangen des Ortsdatensatzes (mi) von dieser Bake (3) im Fahrzeuggerät (4),d) Vergleichen der Positionsdatenfolge (ti) mit dem empfangenen Ortsdatensatz (mi) im Fahrzeuggerät (4), um daraus Mautinformationen (tci) zu erzeugen, unde) wenn das genannte Fahrzeuggerät (4) im Sendeempfangsbereich (Si) einer Bake (3) ist: Senden der Mautinformationen (tci) vom Fahrzeuggerät (4) über die Bake (3) an die Mautzentrale (2).
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte lokale Umgebung (Ui) einer Bake (3) größer ist als ihr Sendeempfangsbereich (Si), in Schritt a) auch der Ortsdatensatz (mi) einer benachbarten Bake (3) in dieser Bake (3) bereitgestellt wird, und in den Schritten c) und d) auch der benachbarte Ortsdatensatz (mi) empfangen und mit der Positionsdatenfolge (ti) verglichen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten (pi) mit einem Satellitennavigationsempfänger (9) des Fahrzeuggeräts (4) ermittelt und aufgezeichnet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzreichweiten-Funkkommunikation zwischen Fahrzeuggerät (4) und Bake (3) nach dem DSRC-, WAVE-oder WLAN-Standard erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortsdatensatz (mi) auch Gebühreninformationen enthält, welche in die Erzeugung der Mautinformationen (tci) eingehen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortsdatensatz (mi) ferner Prüfsummen, Hash-Funktionen od.dgl. enthält, mit denen seine Aktualität, Gültigkeit und/oder Vollständigkeit verifizierbar ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten Mautinformationen (tci) ortsanonymisiert sind.
- Fahrzeuggerät für ein Straßenmautsystem, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Satellitennavigationsempfänger (9) zur Erzeugung einer Folge (ti) von Positionsdaten (pi), einem ersten Speicher (10) zur Aufzeichnung der Positionsdatenfolge (ti), sowie einem Kurzreichweiten-Sendeempfänger (5) zur Funkkommunikation mit einer von vielen geographisch verteilten Baken (3), wenn sich das Fahrzeuggerät in deren Sendeempfangsbereich (Si) befindet, gekennzeichnet durch einen zweiten Speicher (12) zur Aufnahme zumindest eines Satzes (mi) von Ortsdaten mautpflichtiger Geoobjekte (Oij) aus der Umgebung (Ui) einer Bake (3), welcher Ortsdatensatz (mi) mittels des Kurzreichweiten-Sendeempfängers (5) von dieser Bake (3) empfangen wurde, wobei das Fahrzeuggerät (4) die aufgezeichnete Positionsdatenfolge (ti) mit dem bzw. den empfangenen Ortsdatensatz bzw. -sätzen (mi) vergleicht, um daraus Mautinformationen (tci) zu erzeugen, und diese Mautinformationen (tci) über den Kurzreichenweiten-Sendeempfänger (5) an eine Bake (3) sendet, wenn das Fahrzeuggerät (4) in deren Sendeempfangsbereich (Si) ist.
- Fahrzeuggerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (12) ein Ringspeicher ist, welcher jeweils nur den oder die zuletzt empfangenen Ortsdatensätze (mi) aufnimmt.
- Fahrzeuggerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (12) mit den Ortsdatensätzen (mi) empfangene Gebühreninformationen aufnimmt und das Fahrzeuggerät (4) diese bei der Erzeugung (14) der Mautinformationen (tci) berücksichtigt.
- Fahrzeuggerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzreichweiten-Sendeempfänger (5) ein DSRC-, WAVE- oder WLAN-Sendeempfänger ist.
- Bake für ein Straßenmautsystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Kurzreichweiten-Sendeempfänger zur Funkkommunikation mit Fahrzeuggeräten (4), die sich in ihrem Sendeempfangsbereich (Si) befinden, gekennzeichnet durch einen Speicher (11) zur Aufnahme eines Satzes (mi) von Ortsdaten mautpflichtiger Geoobjekte (oij) aus der Umgebung (Ui) der Bake (3), wobei die Bake dazu ausgebildet ist, die Ortsdaten an Fahrzeuggeräte (4) in ihrem Sendeempfangsbereich (Si) zu senden und die in den Fahrzeuggeräten (4) erzeugten Mautiformationen (tci) zu empfangen.
- Bake nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) auch Ortsdatensätze (mi) benachbarter Baken (3) aufnimmt und die Bake (3) auch diese an Fahrzeuggeräte (4) in ihrem Sendeempfangsbereich (Si) sendet.
- Bake nach Anspruch 12 oder 13, welche an eine Mautzentrale (2) des Straßenmautsystems (1) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie den bzw. die Ortsdatensätze (mi) von der Mautzentrale (2) empfängt.
- Bake nach einem der Ansprüche 12 bis 14 zur Kommunikation mit Mautinformationen (tci) sendenden Fahrzeuggeräten, dadurch gekennzeichnet, daß sie von Fahrzeuggeräten (4) empfangene Mautinformationen (tci) an eine Mautzentrale (2) weitersendet.
- Überwachungsgerät für ein Straßenmautsystem mit zumindest einer Bake nach Anspruch 15, wobei das Überwachungsgerät dazu ausgebildet ist, Bewegungen von Fahrzeuggeräten zu detektieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsgerät (15) auf Grundlage des Ortsdatensatzes (mi) einer Bake und der detektierten Bewegungen von Fahrzeuggeräten (4) in der lokalen Umgebung (Ui) der Bake (3) die von diesen Fahrzeuggeräten (4) gesendeten Mautinformationen (tci) überprüft.
- Überwachungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsgerät bei negativem Überprüfungsergebnis weitere Maßnahmen veranlaßt, bevorzugt Foto-oder Videoaufnahmen und/oder die Aufnahme und Speicherung von Daten des Fahrzeuggeräts.
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