EP3210194A1 - Verfahren und onboard unit (obu) für die mauterfassung - Google Patents

Verfahren und onboard unit (obu) für die mauterfassung

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Publication number
EP3210194A1
EP3210194A1 EP15784334.3A EP15784334A EP3210194A1 EP 3210194 A1 EP3210194 A1 EP 3210194A1 EP 15784334 A EP15784334 A EP 15784334A EP 3210194 A1 EP3210194 A1 EP 3210194A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
obu
vehicle
distance
polygons
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15784334.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marte Gerhard
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP3210194A1 publication Critical patent/EP3210194A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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

Definitions

  • the invention relates to a method for toll collection and an onboard unit (OBU) for carrying out the method, in particular distance and time data acquisition, according to the preambles of claims 1 and 11.
  • OBU onboard unit
  • a vehicle-mounted equipment which implements at least one in-use track-use calculation system.
  • the equipment includes a vehicle position data providing vehicle position device, a map memory including one or more maps, a map comparison device that receives vehicle position data from the vehicle positioning device and map data from the map memory, compares them and determines therefrom the route usage data, a communication device Form of a GSM / GPRS communication device, which receives data for the route usage calculation and sends it to a background device.
  • the on-vehicle equipment may switch between two comparison modes, an off-vehicle map comparison mode in which the data received and transmitted from the communication device is the changing vehicle position data from the vehicle positioning device, and a vehicle-side map comparison mode in which the communication from the communication device - Received and transmitted data is the route usage data from the card comparison device.
  • an off-vehicle map comparison mode in which the data received and transmitted from the communication device is the changing vehicle position data from the vehicle positioning device
  • a vehicle-side map comparison mode in which the communication from the communication device - Received and transmitted data is the route usage data from the card comparison device.
  • the location and time of entry and exit from a zone can also be recorded.
  • at least one surface in the form of a polygon is stored in the equipment or in a trailing computer.
  • only one surface in the form of a polygon corresponding to the fee-based area must be stored in the on-board equipment, although information about the distance traveled within the area may well be recorded for purposes of proof. In the case of motorways
  • WO 03/098556 discloses an evaluation system for determining the time and / or the distance traveled by a vehicle in a certain zone.
  • the Zone is defined as a geographic polygon corresponding to larger streets.
  • the system calculates the distance traveled in a combination of corridors and polygon zones and spent time.
  • the evaluation system requires only a limited accuracy for the position determination, since only usage and time information are determined within each zone.
  • EP-A-1 696 208 discloses a method with which vehicles can be detected reliably when driving in and out of a certain surface area in a simple way and with the simplest possible processing and calculation of data. This object is achieved by taking into account not only pure position data of the vehicle derived therefrom information such as the direction of travel. In the process, polygonal surfaces are laid over entrances and exits, and it is determined whether a vehicle is in such an area or not. If the vehicle is in the area, its direction of travel is additionally determined by comparing it with a direction-dependent attribute of the area. This has the advantage that a crossing of the surface is mistakenly regarded as driving on the geographical area associated with the surface.
  • the area can be the coordinates of a geographic area.
  • a city should be superimposed so that it covers at least one area of the geographical area in order to determine the entry and exit from the geographical area.
  • the device used for the implementation is connected to a computer center in a communication connection, via which data (results of the comparison operation) and an identification data of the vehicle can be transmitted.
  • WO 2009/146948 describes a method for collecting a motor vehicle toll using satellite and / or mobile telephone location, in which method in at least one vehicle device on the basis of recorded location data and stored tariff data fee data are determined between the vehicle unit and establishing a communication connection with a central system, and using authenticated certificates and digital signatures for all data transmission and billing operations in order to ensure access authorizations, billing capability and tamper resistance.
  • predetermined location data which are respectively required as a function of the current vehicle position, are transmitted from the central system via the communication connection to the vehicle device in order to minimize the data stored in the vehicle device to reduce.
  • repeatedly used location data remain permanently stored in the vehicle's device.
  • the given location data may include information about the network availability of the communication link as well as about the local quality of GPS signals.
  • any time- and / or km-dependent toll system can be technically realized with a GPS track recording (track log).
  • the evaluation of the lane data can take place both in a vehicle device itself or on a server.
  • the biggest drawback is that even if the aforementioned techniques were to work perfectly, the data protection authorities of many countries prohibit the transmission, storage or evaluation of route and speed data to a server, since the driver's privacy can be violated.
  • a scientific review article authored by authors Saijie Lu, Tiejun He and Zhaohui Gao summarizes the state of the art in electronic toll collection and outlines the steps required to introduce a GPS based toll collection system in China.
  • the architecture of a toll collection system is described, whose 5 key components are an OBU, a law enforcement system, a management center, a clearing center, and a payment service center.
  • the driver In the toll collection system described, the driver must first go to the payment service center to seek the issuance of a pre-paid or post-paid payment card and install the OBU.
  • the OBU compares the coordinates of the current vehicle position with the virtual toll nodes stored in the memory of the OBU.
  • the OBU If it is determined that the OBU is safely within the payment zone, it will connect to the management center via a GSM module established and transactional data transmitted. After checking the data, the toll-relevant data is stored and a confirmation message is sent back to the OBU. The OBU receives the message and displays the result of the transaction. If an error message appears, then the OBU is not ready for operation. If the vehicle leaves the payment zone with a non-operational OBU, or if no OBU is installed in the vehicle, then the injury is registered and tracked. The processing center processes all toll data from the administrative center and divides the tolls on the road owners. The Payment Service Center collects all toll and settlement data to satisfy account-related inquiries.
  • the enforcement system provides a mechanism to track injuries. It can include fixed and mobile monitoring devices. When approaching a fixed monitoring device, the license plate is photographed and the license plate is decrypted in real time. When the OBU passes the monitoring device, the status of the OBU is read out via DSRC. If the indicator stored in the OBU matches the photographed one and the status of the OBU is correct, then the photo is deleted. Otherwise, the photo will be sent to the administration center to track the fallible driver.
  • the administrative center is the heart of the toll collection system. It tracks, monitors, loads and directs all vehicles moving on the road.
  • the administrative center can change the geographic extent of the payment zone, set the fees for road use, collect and store data for toll collection and include other functions such as vehicle navigation, fleet management, road information services.
  • the processing center deals with the calculation of tolls, the settlement of payments and the distribution of the money to the owners of the toll road sections.
  • GPS based systems have the advantage that only a few monitoring devices are needed. Also, the payment area can be changed by the virtual nodes with little effort.
  • WO 2001/58038 discloses a method of determining whether an object follows a particular path or not. Thereby position data of a Object detected at regular time intervals and checked whether the object passes or not one or more virtual signal bridges, which are defined as a line-shaped segments across a road. When passing several signal bridges one after the other, the direction of travel of the object can be determined. The measurement results can also be validated by comparing the distance measured by the GPS with the distance expected between 2 signal bridges. Which roads an object has passed is stored in a memory. In WO 2001/158038 there is no further information on how the stored data are further processed or used.
  • EP-A-2 372 667 discloses a method for detecting vehicles with trailers in the context of a road toll system.
  • Both the towing vehicle and the trailer each have their own OBUs, and a towing vehicle and a trailer are detected as belonging to each other if an evaluation of the radio communication with their OBUs shows that they are moving with limited and constant mutual distance.
  • the OBUs may include a satellite navigation receiver and their positions transmitted to a server over a cellular connection.
  • the object of the present invention is to provide a self-sufficient, automatically operating, driver-independent data acquisition system for toll collection.
  • One goal is to provide a method and an OBU that can be used to record toll data either for driving on highways and / or low-level roads such as federal highways without the need for expensive installations.
  • Yet another goal is to propose an OBU and a method that complies with the selective data protection laws in the various countries (for example, not transmitting driver profile data to a central computer).
  • Yet another objective is to propose an OBU and a method which is parallel compatible with all existing toll systems, ie that the toll data calculated by the OBU coincide with the calculated toll data of the respective external system.
  • GPS The abbreviation GPS is used synonymously for the designation GNSS (Global Navigation Satellite System) and is not intended to denote a specific satellite navigation system, but generally stand for any available satellite navigation system (eg Galileo, Navstar, GPS, Glonass (US) and Compass (China)).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • Polygon polygon defined by a variety of geodesics. The geodesics describe the periphery of a closed area.
  • Control polygon is a polygon that spans only a preferably small section of a toll section or toll area so that vehicles passing through the control polygon can be reliably detected.
  • Control polygons are defined, for example, at branches, after motorway exits and before motorway exits. Thus, it can be determined after passing at least 2 polygons, whether a certain paid area or road was traveled or not traveled.
  • Driving profile route recording with time and speed profile
  • Vehicle master data vehicle type (car, truck, trailer, vehicle with trailer or trailer, etc.), number of axles, weight, number plate, etc.
  • Vehicle all vehicles admitted to traffic, including towed vehicles such as trailers, semi-trailers, caravans, etc.
  • Control device monitoring and / or data transmission device
  • On Board Unit vehicle unit that is carried in a vehicle
  • OBU-ID unique alphanumeric OBU identification string
  • Such communication facilities for the European Electronic Tolling Service (EETS) use the basis of CEN standard based 5.8 GHz microwave technology as the basis of communication for a control of the OBUs DSRC. The corresponding specifications have been obtained from the German Federal Office for Goods Transport or have been downloaded from its website (www.bag.bund.de)
  • GPS Km Counter Km registration of the airline connections of successive geo-coordinates received from the GPS module in the OBU
  • Time-based toll charge for the use of defined traffic or parking areas within a defined period of time
  • Mileage-based toll charge per kilometer driven, resp. traveled distance within defined traffic areas
  • ⁇ GIS geographic information system: A system for the acquisition, processing, organization, analysis and presentation of spatial data.
  • maps are meant in which all streets and their length are entered with official measuring points.
  • the subject of the present invention is a method for detecting the distance traveled by a vehicle on a toll road. In the method according to the invention, it is checked on the basis of the geo-coordinates of a vehicle whether this utilizable area, ie roads or zones, travels or stays on it by monitoring access to and leaving these areas.
  • the process according to the invention is characterized by the following process steps:
  • the steps a to d are carried out for the preparation of an OBU, preferably with the aid of an already existing geographic information system (GIS).
  • GIS geographic information system
  • the lengths of road sections are defined by a large number of official measuring points.
  • Steps e to h are performed continuously to track the position of the vehicle.
  • transmission of the metered measurement lines only occurs at longer intervals when the OBU is in the transmit / receive area of an SRC controller that can communicate with the SRC module of the OBU.
  • the inventive method has the advantage that it has identical results as the z.Zt.
  • the toll collection systems used in the system provide, since it is based on the officially measured waypoints (measurement points), i. the distance traveled is derived from the legally stipulated length of a road section.
  • the method is simple to implement, very flexible in use, can be used worldwide and requires no further infrastructure, such as the OBUs, the SRC controllers and a toll server. Toll bridges, axle counting devices or control devices at the entrances and exits.
  • a very big advantage is that the proposed method can handle both highways and federal highways, any low-level roads or bypass roads.
  • the OBU automatically transmits the accumulated measuring sections together with the vehicle identifying data to an SRC control device as soon as the SRC communication device of the OBU is located in the transmission / reception area of the SRC control device.
  • SRC control devices can be provided, for example, at petrol stations that can query the toll-relevant data of the OBUs.
  • the distance traveled between two control polygons is detected by means of a GPS-Km counter, ie calculated from the geo-coordinates, and with the in compared to the control polygons stored control polygon distance, wherein the driving direction-specific measuring path is evaluated after additional verification of Kontra llpolygon- ID sequence when covered distance and control polygon distance within a defined tolerance match.
  • a GPS-Km counter ie calculated from the geo-coordinates
  • different types of roads are defined, and the metered routes by road type are separately detected.
  • the method thus has the advantage that any roads can be tolled.
  • the road types can be differentiated according to road class, time and / or location. For example, driving on certain roads or zones can be taxed differently depending on the time of day.
  • control polygons should be provided in each case in the area of junctions and intersections so that it is possible to clearly determine which distances the vehicle traveled on the tolled road.
  • the control polygons are placed directly overlapping the branches and intersections.
  • All movement data recorded by the OBU can be transmitted by means of an SRC communication device to a corresponding monitoring device of the monitoring device which has SRC communication capabilities, i. no continuous data connection to a central server is required.
  • the transmission preferably takes place when the vehicle passes an SRC control device resp. is in its reception area.
  • the accumulated tolls are fixed at any time, or can be calculated at any time based on the collected data and, if desired, displayed or transferred via SRC.
  • the information required for charging the toll is transferred when a SRC monitoring device is passed. Is at or after passing one Control polygons the measured distance greater than all logically traversable in the direction of travel control polygon distances, it is assumed that the vehicle has left the road. If, on the other hand, the measured GPS distance (distance) and the distance between two consecutively traversed control polygons are the same, the test distance stored in the OBU is registered as a vehicle. The stored measurement path does not have to correspond either to the control polygon distance or to the distance measured, for example, by GPS, since the measurement points do not have to match the position of the control polygons.
  • the OBU can at least display its functional state so that the user can see at any time whether the OBU is ready for use and / or has a connection to the satellite navigation system.
  • the data of the OBU can be transmitted via an SRC interface to an external computer and / or to a mobile terminal.
  • the recorded data can be transmitted to a mobile device, preferably to a smartphone or to a tablet computer, for checking the functionality of the OBU and / or calculating the toll.
  • the traveled kilometers and the accumulated tolls are calculated in the OBU and displayed on a display.
  • a wireless interface such as e.g. WLAN available, which allows to display the distance traveled and accumulated tolls on a mobile device.
  • the recorded data of the OBU are additionally transmitted via smartphone or computer to any central detection point.
  • the total distance traveled in the OBU is recorded, regardless of whether the vehicle has moved on toll roads or not. Tampering attempts can then be determined by a subsequent comparison of the OBU-GPS-Km counter reading with the mileage of the vehicle's speedometer. It is also important that the OBU's GPS-km counter stores and transmits the sum of the vehicle's traveled km for bounce control (comparison of the tacho-km counter with the GPS-km counter).
  • a control polygon pair is used to register a border crossing. This has the advantage that, depending on the direction of travel of a control polygon pair, it can be clearly determined whether the vehicle is on one or the other side of a national border.
  • the invention also relates to an OBU for detecting the distance covered by a vehicle on a toll road
  • a communication device for communication with a control device, a computer unit with a processor and a memory, which computer unit is in communication with the GPS module, the communication device and the memory,
  • Data stored in the memory such as OBU-ID and preferably vehicle master data, preferably including the license plate of the vehicle in which the OBU is carried.
  • the OBU is characterized in that
  • the OBU has an SRC communication device and the following data is stored in the memory:
  • the program is designed to carry out the following actions during operation: e calculating the geo-coordinates of a vehicle by means of the GPS module (17) and comparing the calculated geo-coordinates with the stored geo-coordinates of the control polygons to determine whether the OBU / Vehicle within a control polygon is located;
  • the OBU according to the invention has the advantage that, for the calculation of the kilometers traveled, the measurement distances measured or measured and stored in the OBU are calculated. legally stipulated lengths of road sections. This has the advantage that the measured distances determined are identical to those determined by the systems currently in existence. Also, there are no additional costs for the infrastructure, such as Toll bridges in Austria or
  • the inventive method has the advantage that no communication via GSM network is required, i. that the OBU is self-sufficient. Because preferably no GSM module is provided in the OBU, locating the vehicle by third parties outside the SRC area is not possible. Consequently, such a device meets the requirements of modern data protection.
  • the OBU according to the invention fulfills the data protection provisions of most countries (no driving profile recording and no GSM locating allowed).
  • the distance traveled between two control polygons is detected by means of a GPS-Km counter and compared with the control polygon distance stored in the control polygons, wherein the distance direction-specific measuring distance is evaluated after additional checking of the control polygon ID sequence if the distance and control polygon distance within one defined tolerance match.
  • the communication device is an SRC communication device, e.g. DSRC, Bluetooth or WLAN.
  • SRC communication device e.g. DSRC, Bluetooth or WLAN.
  • the data transmission from the OBU to the outside world therefore preferably takes place exclusively via SRC systems.
  • SRC communication device the provisions of data protection au- thorities and the requirements for a toll system can be met as far as possible.
  • GSM communication device can be located even if there is no SIM card, which would contradict the strict European data protection regulations.
  • control polygons For each control polygon stored in the OBU, the control polygon distances to the preceding and to the subsequent control polygon are in the course of the road and Depending on the direction of travel, the toll-measuring section to be calculated is stored. For plausibility control, the stored control polygon distance to the previous control polygon is compared to the value of the GPS Km counter for each control polygon passage. If these two values agree within a defined tolerance, the control polygon is considered to pass through.
  • Control polygons therefore preferably do not serve to calculate the toll-km, but to determine which toll-measuring path is to be calculated.
  • a control polygon pair may also be used to register a border crossing if the control polygons are located, for example, on both sides of the border. Depending on the passing direction of the control polygon pair, the vehicle must then be located on one or the other side of the border. This is of great advantage if the driven km on non-tolled roads are to be detected selectively within a border (state, country, city). Thus, e.g. also a city toll, such as in London, by registering the city entrance time and city departure time of a vehicle.
  • the OBU may have an SRC interface by means of which the traveled kilometers are selectively directed to an external computer or preferably a mobile terminal, e.g. Smartphone, to be transferred.
  • the manual or data-related adjustment of the regular Km counter (speedometer) with the electronic target mileage of the GPS Km counter in the OBU can be used. This can be done, for example, by registering the current mileage of the vehicle in the OBU and preferably in a central server when the OBU is put into operation.
  • the km counter of the vehicle is directly coupled to the OBU and deviations in the kilometer detection are monitored.
  • the current mileage of the vehicle km counter it would also be possible for the current mileage of the vehicle km counter to be transmitted from, for example, a vehicle workshop to a central toll server.
  • the operating hours counter of the vehicle is coupled to the OBU and deviations are monitored for driving time detection.
  • Fig. 1 shows schematically the individual components of a toll system with the OBU according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically a motorway section with two separate Fahrbah- to 8 nen and a plurality of spaced-apart Kontrollpolygo- NEN, wherein in the individual figures different routes are shown by way of example;
  • Fig. 9 shows schematically a road section comprising a federal road to 13 se and a plurality of secondary roads branching off from the main road, wherein different driving routes are shown by way of example in the individual figures;
  • An OBU 11 has a computer unit 19, at least one memory 15 and a GPS module 17 for the calculation of geographic coordinates.
  • a computer unit 19 For the communication of the OBU 11 with a control device 31, an SRC communication module 23 is provided.
  • a power supply unit 21 supplies power to the above-described components of the OBU.
  • the program 13 and the data are stored.
  • the program 13 is used to control the OBU and calculate the distances covered.
  • the data stored in the memory 15 comprises on the one hand a plurality of control polygons and on the other hand the master data of the vehicle in which the OBU is carried.
  • the control polygons define by means of a plurality of geographic coordinates areas, preferably rectangular or polygons, which are laid across a road to be monitored.
  • the controller 31 is in communication with a central toll calculator 33 which collects the transmitted user data and ultimately charges the user for the cost of using the road.
  • the data of the OBU 11 can in principle also be transmitted to an eg smartphone 29.
  • the communication connection can also be an SRC connection.
  • the data can be transmitted to a smartphone of a control body, which can detect, for example, the continuous functioning of the OBU on the basis of a kilometer / tacho comparison.
  • Each OBU can also communicate and exchange data with another SRU in the SRC area.
  • the OBU 11 can also have a serial interface for taking over the ID of a trailer attached to the towing vehicle.
  • the highway section 35 comprises on the first lane 37 the three measuring points MP1, MP2 and MP3 and on the other second lane 39 the three measuring points MP4, MP5 and MP6. All measuring points MP n are determined by an official measurement and define the official length of a road section lying between the individual measuring points. Between the first and the second measuring point MP1 and MP2, a first measuring path MS1 is defined, and between the second and the third measuring point MP2 and MP3 a second measuring path MS2 is defined. On both sides of a measuring point MP n are each spaced apart control polygon pairs P1 and P2, P3 and P4, respectively. P5 and P6 defined by means of corresponding geo-coordinates. The individual control polygons are separated from each other by the control polygon distances PD1, PD2, .... PD5. These distances are stored in the OBU.
  • a vehicle drives on the route F1 on the highway 35, it passes first the control polygon P5 and then the control polygon P4. After passing at least 2 control polygons, the direction of travel of the vehicle results automatically. After the control polygon P3 is not traversed after the control polygon distance PD3, which is known and stored in the OBU (check by internal GPS-km counter), the vehicle must logically have departed from the highway. Therefore, the measured distance MS2 stored in the OBU is registered as driven motorway kilometers.
  • the program of the OBU carries out the following plausibility check:
  • control polygons are traversed in the order P5, P4. However, the control poly- mer P3 is no longer reached. Consequently, only the control polygon distance PD4 lying between the control polygons P5 and P4 is registered as valid, but not the control polygon distance PD3, since the control polygon P3 will no longer pass through. Consequently, the measuring path MS2, which is an attribute of the control polygons P4 and P5, is stored as the measuring path.
  • the vehicle traverses the control polygons on the driving route F2 in the order P5, P4, P3 and P2.
  • the direction of travel is clearly defined.
  • the control polygon P1 is not traversed to the control polygon distance PD1, which is compared to the GPS GPS-Km internal counter, the vehicle is considered to be off the highway.
  • the control polygon distances PD4, PD3 and PD2 lying between the control polygons P5, P4, P3 and P2 are registered as valid but not the control polygon distances PD1 and PD5 since the control polygon pairs defining the control polygon distances are not traversed. Therefore, the toll lanes MS2 and MS1 stored in the OBU are registered as driven motorway km.
  • the corresponding plausibility check looks like this:
  • a vehicle on the driving route F3 passes through the control polygons P4 and P5, but no further control polygons. Consequently, the measuring section MS4 is registered as a driven measuring section.
  • the vehicle passes through the control polygons P2 to P5 on the driving route F4. Consequently, the detected measurement path corresponds to the sum of the measurement paths MS3 and MS4.
  • the corresponding plausibility check looks like this:
  • a vehicle traverses both the driving route F5 and the driving route F6, the entire section of the motorway shown.
  • the measuring lanes MS1 and MS2 and the measuring lanes MS3 and MS4 are recorded as driven motorway kilometers for the vehicle.
  • the corresponding plausibility check looks like this:
  • FIG. 8 shows an application example in which a vehicle F8 passes two successive control polygons P4 and P5, but the distance measured with the GPS-Km counter is significantly greater than the control polygon distance PD4, ie the plausibility check leads to it a rejection of the result. Consequently, there is no valid detection of a measuring section.
  • the corresponding plausibility check looks as follows:
  • FIGS. 9 to 14 each show an identical road image with federal highway 41 and several subordinate roads 43 to 51 crossing or branching off the federal highway.
  • the control polygons are each overlapped by branches. It is not absolutely necessary that every single branch must be occupied by a control polygon. The more intersections are provided with Kontrollpolygonen, the more accurate the measurement distance of a vehicle can be detected.
  • a vehicle drives on the driving route F12 via the side street 45 onto the main road and leaves it again via the side street 51.
  • the vehicle remains between the entry and exit on the main road 41. Consequently, the measuring sections MS2 and MS3 are detected.
  • the corresponding plausibility check looks like this:
  • the OBU functions as follows: A large number of so-called virtual control polygons are stored in a memory of the OBU. Each control polygon is defined by a plurality of geographic coordinates and can basically take any shape (round, rectangular or polygonal). Of importance is only that the control polygons overlap with a short road section of the real world, so that it can be determined by means of a GPS receiver if a vehicle is within a control polygon resp. This happens and it can be proven that this vehicle drives on a certain road. The control polygons are defined on a backend computer according to the roads to be tolled and then transferred to the OBU.
  • GIS geographic information systems
  • the GIS registers a large number of official measuring points that officially determine the length of road sections.
  • control polygons are edited.
  • the edited control polygons, and the associated mutual distances of the control polygons and length of the measuring paths, are then transferred to the OBU.
  • Control polygons on highways are preferably provided between the respective predetermined measuring points and on federal highways, preferably directly at the measuring points of road junctions.
  • control polygons have a longitudinal extension in the direction of the lane, so that at least one and preferably several measuring points of the G PS receiver within the control polygon passage can be detected even at very high vehicle speed at a certain measuring frequency of the GPS receiver.
  • the control polygons have a longitudinal extent in the direction of the road of up to 1000 m, preferably up to 500 m and particularly preferably up to 300 m.
  • the polygons in the direction of the road have a length between 20 and 300 m, preferably between 50 and 180 m, and particularly preferably between 70 and 150 m.
  • width the polygons are chosen to exceed the width of the carriageway by a certain amount depending on the accuracy of the position determination.
  • An important feature of the toll collection system is the reliable data acquisition by means of a plausibility check carried out: the distance measured by the GPS-Km counter or detected by the tachometer between two control polygons traversed is compared with the control polygon distance stored in the OBU. Only if the plausibility check is positive, i. If the measured distance substantially coincides with the control polygon distance stored in the OBU, a valid measurement has been made. This can effectively prevent road users from being burdened on unused routes.
  • the account of a road user is charged a toll.
  • control polygons are preferably placed above the measuring points at road junctions, whereby in principle no control polygon must be provided for each branch if no 100% coverage of the kilometers driven on toll roads is required , If required, control polygons can also be placed over measuring points that are not on any road junction.
  • the fee due for use of the toll roads may be calculated on the basis of time and / or route data.
  • the corresponding information can be stored in the OBU or in a central toll server.
  • the toll road data calculated in the OBU are automatically transferred to existing SRC control devices when they are passed.
  • An OBU for recording the distance traveled by a vehicle on a toll road has a GPS module for continuously calculating the vehicle position and the distance traveled, a communication device for
  • the OBU contains a program and data such as OBU-ID and preferably the respective vehicle master data, but at least the license plate of the vehicle. Furthermore, the memory stores the geocoordinates of a plurality of control polygons, their distances to other control polygons, and the measurement sections corresponding to the roadside segment.
  • the control polygons are used to ascertain whether roads subject to toll have been used. However, a traveled distance or measuring distance is only counted if the result is plausible, ie an independent distance measurement with the polygonal distances essentially coincides. It is also important that the routes are calculated on the basis of the officially measured road sections.
  • Onboard Unit vehicle unit
  • SMS Short Range Communication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Devices For Checking Fares Or Tickets At Control Points (AREA)

Abstract

Ein Onboard-Unit (OBU) zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer besitzt ein GPS-Modul (17) zur laufenden Berechnung der Fahrzeugposition und des zurückgelegten Weges, eine Kommunikationseinrichtung (23) zur Kommunikation mit einem Kontrollgerät (31), und eine Rechnereinheit mit einem Prozessor (19) und einem Speicher (15). Die Rechnereinheit steht mit dem GPS-Modul (17), der Kommunikationseinrichtung (23) und dem Speicher (15) in Verbindung. Im Speicher (15) des OBUs sind ein Programm (13) und Daten, wie OBU-ID und Fahrzeug-Stammdaten abgelegt. Ausserdem sind im Speicher (15), die Geokoordinaten einer Vielzahl von Kontrollpolygonen, deren Distanzen zu anderen Kontrollpolygonen und die entsprechenden Messstrecken abgespeichert. Die Kontrollpolygone dienen dazu festzustellen, ob nutzungsgebührenpflichtige Strassenabschnitte befahren wurden. Eine gefahrene Wegstrecke, bzw. Messtrecke wird allerdings nur dann gezählt, wenn das Resultat plausibel ist, d.h. eine unabhängige Streckenmessung mit den Polygondistanzen im Wesentlichen übereinstimmt. Von Bedeutung ist ferner, dass die Fahrstrecken aufgrund der amtlich festgelegten vermessenen Strassenabschnitte berechnet werden.

Description

Verfahren und Onboard Unit (OBU) für die Mauterfassung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mauterfassung und eine Onboard Unit (OBU) zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere Wegstrecken- und Zeitdatenerfas- sung, gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.
Stand der Technik
Aus der EP-A-1 909 231 ist eine fahrzeugseitige Ausrüstung bekannt, welche mindes- tens ein im Gebrauch befindliches Streckenbenutzungs-Berechnungssystem imple- mentiert. Die Ausrüstung umfasst eine Fahrzeugpositionsdaten liefernde Fahrzeugpo- sitionsvorrichtung, einen eine oder mehrere Landkarten enthaltenden Kartenspeicher, eine Kartenvergleichsvorrichtung, welche Fahrzeugpositionsdaten von der Fahrzeug- positionsvorrichtung und Kartendaten von dem Kartenspeicher empfängt, diese ver- gleicht und hieraus die Streckenbenutzungsdaten ermittelt, eine Kommunikationsvor- richtung in Gestalt einer GSM/GPRS Kommunikationsvorrichtung, welche Daten für die Streckenbenutzungsberechnung empfängt und sie an eine Hintergrundeinrichtung sendet. Die fahrzeugseitige Ausrüstung kann zwischen zwei Vergleichsmodi umschal- ten, einem Kartenvergleichsmodus ausserhalb des Fahrzeugs, in welchem die von der Kommunikationsvorrichtung empfangenen und übertragenen Daten die sich ändernden Fahrzeug positionsdaten von der Fahrzeugpositionsvorrichtung sind, und einem fahr- zeugseitigen Kartenvergleichsmodus, in welchem die von der Kommunikationsvorrich- tung empfangenen und übertragenen Daten die Streckenbenutzungsdaten von der Kartenvergleichsvorrichtung sind. Beim Erfassen der Daten können auch der Ort und Zeitpunkt des Zutritts und des Austritts aus einer Zone erfasst werden. Ausserdem ist in der Ausrüstung oder in einem nachgestellten Rechner mindestens eine Fläche in Gestalt eines Polygons gespeichert. Damit muss in der fahrzeugseitigen Ausrüstung nur eine Fläche in Gestalt eines Polygons, das der gebührenpflichtigen Fläche ent- spricht, gespeichert sein, wobei jedoch sehr wohl auch Informationen über den zurück- gelegten Weg innerhalb der Fläche für Beweiszwecke erfasst werden können. Im Falle von Autobahnen kann die zurückgelegte Wegstrecke entweder durch die Ausrüstung ermittelt oder von der gesetzlich festgelegten Länge eines Autobahnabschnitts abgelei- tet werden.
Die WO 03/098556 offenbart ein Auswertungssystem zur Bestimmung der Zeit und/oder der Distanz, die ein Fahrzeug in einer bestimmten Zone zurückgelegt hat. Die Zone ist dabei als ein geographisches Polygon definiert, das grösseren Strassen ent- spricht. Gemäss der WO 03/098556 berechnet das System die in einer Kombination von Korridoren und Polygonzonen zurückgelegte Distanz und verbrachte Zeit. Das Auswertungssystem benötigt nur eine begrenzte Genauigkeit für die Positionsbestim- mung, da lediglich Gebrauchs- und Zeitinformationen innerhalb jeder Zone bestimmt werden.
Die EP-A-1 696 208 offenbart ein Verfahren, mit dem auf einfache Weise und mit mög- lichst einfacher Bearbeitung und Berechnung von Daten Fahrzeuge zuverlässig beim Einfahren in und Ausfahren aus einem bestimmten Flächenbereich erfasst werden können. Diese Aufgabe wird gelöst, indem neben reinen Positionsdaten des Fahrzeugs daraus abgeleitete Informationen wie die Fahrrichtung berücksichtigt werden. Dabei werden Flächen in Gestalt von Polygonen über Ein- und Ausfahrten gelegt und ermit- telt, ob ein Fahrzeug sich in einer solchen Fläche befindet oder nicht. Befindet sich das Fahrzeug in der Fläche, wird zusätzlich dessen Fahrrichtung ermittelt, indem diese mit einem richtungsabhängigen Attribut der Fläche verglichen wird. Dies hat den Vorteil, dass ein Kreuzen der Fläche versehentlich als Befahren des der Fläche zugeordneten geographischen Bereichs angesehen wird. Die Fläche kann den Koordinaten eines geographischen Gebiets. z.B. einer Stadt, so überlagert sein, dass diese mindestens einen Bereich des geographischen Gebiets abdeckt, um das Einfahren in und das Aus- fahren aus dem geographischen Gebiet festzustellen. Das für die Durchführung ver- wendete Gerät steht mit einer Rechenzentrale in einer Kommunikationsverbindung, über die Daten (Ergebnisse der Vergleichsoperation) und ein Identifikationsdaten des Fahrzeugs übermittelt werden können. Die WO 2009/146948 beschreibt ein Verfahren zum Einheben einer Kraftfahrzeug- Maut unter Verwendung von Satelliten- und/oder Mobiltelefon-Ortung, bei welchem Verfahren in wenigstens einem Fahrzeuggerät auf der Basis von erfassten Ortsdaten und von gespeicherten Tarifdaten Gebührendaten ermittelt werden, zwischen dem Fahrzeuggerät und einem zentralen System eine Kommunikationsverbindung aufge- baut wird, und für alle Aktionen von Datenübertragung und Abrechnung authentifizierte Zertifikate und digitale Signaturen verwendet werden, um Zugriffsberechtigungen, Ab- rechnungsfähigkeit und Manipulationssicherheit sicherzustellen. Dabei werden vorge- gebene, in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeugposition jeweils benötigte Ortsda- ten vom zentralen System über die Kommunikationsverbindung zum Fahrzeuggerät übertragen, um die in dem Fahrzeuggerät gespeicherten Daten auf ein Minimum zu reduzieren. Immer wieder verwendete Ortsdaten bleiben jedoch bleibend im Fahrzeug- gerät gespeichert. Die vorgegebenen Ortsdaten können dabei Informationen über die Netzverfügbarkeit der Kommunikationsverbindung als auch über die lokale Güte von GPS-Signalen enthalten. Mit einer GPS-Spuraufzeichnung (Track-Log) kann grundsätzlich jedes beliebige zeit- und/oder km-abhängige Mautsystem technisch realisiert werden. Die Auswertung der Spurdaten kann sowohl in einem Fahrzeuggerät selbst oder auf einem Server erfolgen. Größter Nachteil allerdings ist, dass, selbst wenn die vorgenannten Techniken absolut funktionieren würden, die Datenschutzbehörden vieler Länder die Übertragung, Spei- cherung bzw. Auswertung von Weg- und Geschwindigkeitsdaten auf einen Server ver- bieten, da die Privatsphäre des Fahrers verletzt werden kann.
Selbst eine GSM-Verbindung zwischen dem OBU eines Fahrzeugs und einem GSM- Netzwerkbetreiber wird von den Datenschutzbehörden bei der Mautdatenerfassung abgelehnt, da die transferierten Daten abgehört werden können und der Weg des Fahrzeugs über GSM-Ortung aufgezeichnet werden kann.
Der Datenschutz ist bei Mautsystemen ein massives Problem. So dürfen z.B. in Deutschland nicht alle Kontrollbrücken gleichzeitig aktiv sein, um keine Wegverfolgung zu ermöglichen. Andere Länder, wie z.B. Italien, schützen sich vor Datenschutzklagen mit der Möglichkeit der Barzahlung an den Autobahn-Ausfahrten, da Kreditkartennum- mern mit dem zuvor ausgestellten Ticket verknüpft werden können.
In einem von den Autoren Saijie Lu, Tiejun He und Zhaohui Gao verfassten, wissen- schaftlichen Review-Artikel wird der Stand der Technik betreffend die elektronische Mauterfassung zusammengefasst und die Schritte für die Einführung eines GPS ba- sierten Mauterfassungssystems in China beschrieben. Es wird die Architektur eines Mauterfassungssystems beschrieben, dessen 5 Schlüsselkomponenten ein OBU, ein Vollzugssystem, ein Verwaltungszentrum, ein Abwicklungszentrum und ein Zahlungs- servicezentrum sind. Beim beschriebenen Mauterfassungssystem muss der Fahrer zuerst zum Zahlungsservicezentrum gehen, um die Ausstellung einer im Voraus oder im Nachhinein zu bezahlenden Zahlkarte anzusuchen und das OBU zu installieren. Wenn das Fahrzeug in eine Bezahlzone fährt, vergleicht das OBU die Koordinaten der aktuellen Fahrzeugposition mit den virtuellen Mautknoten, die im Speicher des OBU abgelegt sind. Wenn festgestellt wird, dass sich das OBU sicher innerhalb der Bezahl- zone befindet, wird über ein GSM Modul eine Verbindung zum Verwaltungszentrum aufgebaut und transaktionsbezogene Daten übermittelt. Nach einer Prüfung der Daten werden die mautrelevanten Daten gespeichert und eine Bestätigungsnachricht an das OBU zurück geschickt. Das OBU empfängt die Nachricht und zeigt das Resultat der Transaktion an. Erscheint eine Fehlermeldung, dann ist das OBU nicht betriebsbereit. Wenn das Fahrzeug die Bezahlzone mit einem nicht-betriebsbereiten OBU verlässt, oder wenn im Fahrzeug kein OBU installiert ist, dann wird die Verletzung registriert und verfolgt. Das Abwicklungszentrum bearbeitet alle Mautdaten des Verwaltungszentrums und teilt die Mautgebühren auf die Strassenbesitzer auf. Das Zahlungsservicezentrum sammelt alle Maut- und Abwicklungsdaten, um kontobezogene Anfragen zu befriedi- gen.
Das Vollzugssystem sieht einen Mechanismus vor, um Verletzungen zu verfolgen. Es kann fixe und mobile Überwachungseinrichtungen umfassen. Bei der Annäherung an eine fixe Überwachungseinrichtung wird das Kfz-Kennzeichen fotografiert und das Kennzeichen in Echtzeit entschlüsselt. Wenn das OBU die Überwachungseinrichtung passiert, dann wird der Status des OBUs via DSRC ausgelesen. Wenn das im OBU gespeicherte Kennzeichen mit dem fotografierten übereinstimmt und der Status des OBU korrekt ist, dann wird das Foto wieder gelöscht. Andernfalls wird das Foto an das Verwaltungszentrum geschickt, damit der fehlbare Fahrer verfolgt werden kann.
Das Verwaltungszentrum ist das Herzstück des Mauterfassungssystems. Es verfolgt, überwacht, belastet und leitet alle Fahrzeuge, die sich auf der Strasse bewegen. Das Verwaltungszentrum kann die geographische Ausdehnung der Bezahlzone verändern, die Gebühren für die Strassenbenützung festlegen, Daten für die Mauterfassung sam- meln und speichern und weitere Funktionen wie die Fahrzeugnavigation, das Flotten- management, Strasseninformationsdienste beinhalten. Das Abwicklungszentrum befasst sich mit der Berechnung der Mautgebühren, der Ab- wicklung der Zahlungen und Verteilung des Geldes auf die Besitzer der mautpflichtigen Strassenabschnitte.
Gemäss des oben beschriebenen Artikels haben GPS basierte Systeme den Vorteil, dass nur wenige Überwachungseinrichtungen nötig sind. Auch kann mit geringem Auf- wand das Bezahlgebiet durch die virtuellen Knoten verändert werden.
Die WO 2001/ 58038 offenbart ein Verfahren, wie festgestellt werden kann, ob ein Objekt einem bestimmten Weg folgt oder nicht. Dabei werden Positionsdaten eines Objektes in regelmässigen zeitlichen Intervallen erfasst und geprüft, ob das Objekt eine oder mehrere virtuelle Signalbrücken passiert oder nicht, die als linienförmige Segmen- te quer zu einer Strasse definiert sind. Beim Nacheinander-Passieren mehrerer Signal- brücken kann die Fahrtrichtung des Objekts festgestellt werden. Die Messresultate können ferner validiert werden, indem die vom GPS gemessene Wegstrecke mit der zwischen 2 Signalbrücken erwarteten Distanz verglichen wird. Welche Strassen ein Objekt passiert hat, wird in einem Speicher abgelegt. In der WO 2001/158038 gibt es keine weiteren Angaben darüber, wie die gespeicherten Daten weiter verarbeitet oder verwendet werden. Die EP-A-2 372 667 offenbart ein Verfahren zur Detektion von Fahrzeugen mit Anhä- ngern im Rahmen eines Strassenmautsystems. Dabei haben sowohl das Zugfahrzeug als auch der Anhänger jeweils eigene OBUs, und ein Zugfahrzeug und ein Anhänger werden als einander zugehörig detektiert, wenn eine Auswertung der Funkkommunika- tion mit deren OBUs ergibt, dass sich diese mit begrenztem und gleichbleibendem ge- genseitigem Abstand bewegen. In einer vorgeschlagenen Ausführungsform können die OBUs einen Satelliten-Navigationsempfänger aufweisen und ihre Positionen über eine Mobilfunkverbindung an einen Server übermittelt werden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein autarkes, automatisch arbeitendes, fah- rereingabeunabhängiges Datenerfassungssystem zur Mauterfassung zur Verfügung zu stellen. Ein Ziel ist es, ein Verfahren und ein OBU zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe Mautdaten wahlweise sowohl für das Befahren von Autobahnen und/oder nieder- rangigen Strassen wie Bundesstrassen erfasst werden können, ohne dass aufwändige Installationen nötig sind. Noch ein Ziel ist es, ein OBU und ein Verfahren vorzuschlagen, die den selektiven Da- tenschutzgesetzen in den verschiedenen Ländern entsprechen (z.B. keine Übertra- gung von Fahrprofildaten an einen zentralen Rechner).
Noch ein Ziel ist es, ein OBU und ein Verfahren vorzuschlagen, das mit allen beste- henden Mautsystemen parallelkompatibel ist, d.h., dass die vom OBU berechneten Mautdaten mit den berechneten Mautdaten des jeweiligen Fremdsystems überein- stimmen. Beschreibung
Diese und weitere Ziele werden durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1 und ein OBU gemäss Anspruch 11 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
In der nachfolgenden Beschreibung sind die einzelnen, verwendeten Begriffe wie folgt definiert:
• ID = Identifikations-Code
• GPS = Die Abkürzung GPS wird synonym für die Bezeichnung GNSS (Global Navigation Satellite System) verwendet und soll nicht ein spezifisches Satelli- tennavigationssystem bezeichnen, sondern allgemein für irgendein verfügbares Satelliten navigationssystem stehen (z.B. Galileo, Navstar, GPS, Glonass (Russland) und Compass (China)).
• Polygon = Vieleck, das durch eine Vielzahl von Geodäten definiert ist. Die Geo- däten beschreiben die Peripherie einer geschlossenen Fläche.
• Kontrollpolygon ist ein Polygon, das nur einen vorzugsweise kleinen Abschnitt eines mautpflichtigen Abschnitts oder einer mautpflichtigen Fläche überspannt dergestalt, dass Fahrzeuge, die das Kontrollpolygon passieren, zuverlässig er- fasst werden können. Kontrollpolygone werden beispielsweise an Verzweigun- gen, nach Autobahnauffahrten und vor Autobahnabfahrten definiert. Damit kann nach dem Passieren von wenigstens 2 Polygonen festgestellt werden, ob eine bestimmte kostenpflichtige Fläche oder Strasse befahren oder nicht befahren wurde.
• Fahrzeugspur = eine Reihe von Geokoordinaten, die einen gefahrenen Weg beschreiben = Track-Log
• Fahrprofil = Wegaufzeichnung mit Zeit und Geschwindigkeitsprofil
• Fahrzeug-Stammdaten = Fahrzeugtyp (PKW, LKW, Hänger, Fahrzeug mit An- hänge- oder Aufliegevorrichtung etc.), Achsanzahl, Gewicht, Kennzeichen, etc.
• UTC-Zeit = koordinierte Weltzeit (coordinated universal time)
• Fahrzeug = alle zum Verkehr zugelassene Fahrzeuge, inklusive gezogener Fahrzeuge wie Hänger, Auflieger, Wohnwagen, etc.
• Kontrollgerät = Überwachungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung
• Mess-Punkt (= P) = amtlich vermessener Punkt auf einer Verkehrsfläche
• Messstrecke (=MS) = amtlich vermessene Wegstrecke zwischen Messpunkten = Maut-Messstrecke • Polygon-Distanz (=PD) = Wegstrecke zwischen zwei benachbarten Kontrollpo- lygonen im Straßenverlauf
• OßU = On Board Unit = Fahrzeuggerät, das in einem Fahrzeug mitgeführt wird
• OBU-ID = eindeutige alphanumerische OBU-Identifikationszeichenfolge
· Geoposition = Geodäten = Positionsdaten = Geokoordinaten + UTC-Zeit (Uni- versal Time Code)
• Prellversuch = Betrugsversuch
• EETS (European Electronic Toll Service)
• SRC = Short Range Communication = alle standardisierten Frequenzen und Protokolle wie z.B. DSRC, Bluetooth, WLAN, vorzugsweise sind DSRC- Kom- munikationseinrichtungen gemäss Vorgaben des deutschen Bundesamtes für Güterverkehr eingesetzt. Solche Kommunikationseinrichtungen für den Europä- ischen Elektronischen Mautdienst (EETS) verwenden als Kommunikations- grundlage für eine Kontrolle der OBUs DSRC auf der Basis von CEN Standard i- sierten 5,8 GHz Mikrowellentechnologie. Die entsprechenden Spezifikationen sind beim deutschen Bundesamt für Güterverkehr bezogen oder von dessen Webseite heruntergeladen worden (www.bag.bund.de)
• GPS-Km-Zähler = Km-Registrierung der Luftlinienverbindungen von aufeinan- derfolgenden, vom GPS Modul empfangenen Geokoordinaten im OBU
· Straßenabschnitt = mautpflichtiger Straßenabschnitt
• Zeitbezogene Maut = Gebühr für die Benutzung von definierten Verkehrs- oder Parkflächen innerhalb eines definierten Zeitraums
• Kilometerbezogene Maut = Gebühr pro gefahrenen Kilometer resp. zurückge- legter Wegstrecke innerhalb definierter Verkehrsflächen
· GIS = Geoinformationssystem: Ein System zur Erfassung, Bearbeitung, Organi- sation, Analyse und Präsentation räumlicher Daten. Im Rahmen der vorliegen- den Erfindung sind Karten gemeint, in denen alle Strassen und deren Länge mit amtlichen Messpunkten eingetragen sind. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer. Bei dem erfin- dungsgemässen Verfahren wird anhand der Geokoordinaten eines Fahrzeugs geprüft, ob dieses nutzungsgebührenpflichtige Flächen, d.h. Strassen oder Zonen, befährt oder sich auf diesen aufhält, indem der Zutritt zu diesen und das Verlassen dieser Flächen überwacht wird. Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte charakteri- siert:
a Editieren resp. Definieren von Kontrollpolygonen auf mautpflichtigen Straßen dergestalt, dass die Kontrollpolygone jeweils lediglich mit einem Teil eines mautpflichti- gen Strassenabschnitts übertappen,
b Berechnen der Distanzen zwischen benachbarten Kontrollpolygonen;
c Übernahme der Geokoordinaten der auf den mautpflichtigen Strassen liegen- den amtlichen Messpunkte und der zwischen den Messpunkten liegenden Messstre- cken aus einem Geoinformationssystem (GIS) und Verknüpfen der Messstrecken mit den Kontrollpolygonen;
d Übertragen der in den Schritten a bis c erhaltenen Daten in den Speicher eines OBUs;
Die Schritte a bis d werden zur Vorbereitung eines OBUs vorzugsweise unter Zuhilfen- ahme eines bereits bestehenden Geoinformationssystems (GIS) durchgeführt. In be- stehenden Geoinformationssystemen sind die Längen von Strassenabschnitten durch eine Vielzahl von amtlichen Messpunkten gesetzlich festgelegt. Die für die Zwecke der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gewählten Messstrecken können entsprechend aus einer Vielzahl von Teilmessstrecken (Messpunkten) zusammenge- setzt sein. Wenn alle oben erwähnten Informationen definiert resp. berechnet sind, können die Daten an einen Rechner oder vorzugsweise zentralen Mautserver überge- ben werden, der diese dann z.B. via einer SRC-Kommunikationseinrichtung (SRC = Short ränge communication) an die OBUs überträgt.
Im Betrieb, d.h. wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, laufen in den so vorbereiteten OBUs folgende Verfahrensschritte ab:
e laufende Berechnung der Geokoordinaten bzw. Positionsdaten eines Fahr- zeugs mittels des im Fahrzeug angeordneten OBUs, das ein GPS-Modul aufweist, wo- bei die berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoordinaten der Kontrollpolygone verglichen werden zur Feststellung, ob das OBU/Fahrzeug ein Kon- trollpolygon passiert;
f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeuges nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mit der abgespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, und die der Fahrrichtung entsprechende Mess- strecke nur dann als benutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwischen der vom Ki- lometerzähler gemessenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz liegt,
h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon mit der entspre- chenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstreckenspei- eher des OBUs;
i Wiederholen der Schritte e bis h und
j Übermitteln der im Fahrstreckenspeicher aufaddierten Messstrecken mittels einer SRC-Kommunikationseinrichtung an ein Computernetzwerk, das mit einem zent- ralen Mautserver in Verbindung steht. Die Schritte e bis h werden laufend durchgeführt, um die Position des Fahrzeugs zu verfolgen. Die Übermittlung der aufaddierten Messstrecken hingegen erfolgt nur in grösseren Abständen, wenn das OBU im Sende-/Empfangsbereich eines SRC- Kontrollgeräts ist, das mit dem SRC-Modul des OBU kommunizieren kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass es identische Ergebnisse wie die z.Zt. eingesetzten Mauterfassungssysteme liefert, da es auf die amtlich vermesse- nen Wegpunkte (Messpunkte) abstellt, d.h. die zurückgelegte Wegstrecke von der ge- setzlich festgelegten Länge eines Strassenabschnitts abgeleitet wird. Das Verfahren ist simpel in der Umsetzung, sehr flexibel einsetzbar, kann weltweit verwendet werden und benötigt außer den OBUs, den SRC Kontrollgeräten und einem Mautserver keine weitere Infrastruktur wie z.B. Mautbrücken, Achszähleinrichtungen oder Kontrolleinrich- tungen bei den Auf- und Ausfahrten. Ein ganz grosser Vorteil ist, dass mit dem vorge- schlagenen Verfahren sowohl Autobahnen wie auch Bundesstrassen, beliebige nieder- rangige Strassen oder Umfahrungsstrassen bemautet werden können.
Gemäss einer vorteilhaften Verfahrensvariante überträgt das OBU die aufaddierten Messstrecken zusammen mit das Fahrzeug identifizierenden Daten selbsttätig an ein SRC-Kontrollgerät, sobald sich die SRC-Kommunikationseinrichtung des OBUs im Sende-/Empfangsbereich des SRC-Kontrollgeräts befindet. Dies hat den Vorteil, dass keine permanente Datenverbindung zu einem Server erforderlich ist. Vielmehr werden die mautrelevanten Daten in grösseren zeitlichen Abständen an den Mautserver über- tragen. SRC-Kontrollgeräte können beispielsweise bei Tankstellen vorgesehen sein, die die mautrelevanten Daten der OBUs abfragen können.
Vorteilhaft wird die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst, d.h. aus den Geokoordinaten berechnet, und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kontra llpolygon- ID-Folge gewertet wird, wenn zurückgelegte Wegstrecke und Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen. Dieses Verfahren ist simpel und kann mit Hilfe des im OBU vorhandenen GPS-Moduls durchgeführt werden.
Vorzugsweise sind unterschiedliche Strassentypen definiert, und die aufaddierten Messstrecken nach Strassentyp werden separat erfasst. Das Verfahren hat also den Vorteil, dass beliebige Strassen bemautet werden können. Dabei können die Strassen- typen nach Strassenklassen, Zeit und/oder Ort unterschieden werden. So kann bei- spielsweise das Befahren von bestimmten Strassen oder Zonen je nach Tageszeit un- terschiedlich besteuert werden.
Wenn beispielsweise auch das Befahren von Bundesstrassen bemautet werden sollen, dann sind Kontrollpolygone jeweils im Bereich von Abzweigungen und Kreuzungen vorzusehen, sodass eindeutig bestimmt werden kann, welche Wegstrecken das Fahr- zeug auf der bemauteten Strasse zurückgelegt hat. Vorzugsweise sind die Kontrollpo- lygone direkt überlappend über die Abzweigungen und Kreuzungen gelegt.
Alle vom OBU erfassten Bewegungsdaten können mittels einer SRC-Kommunikations- einrichtung an eine entsprechende über SRC-Kommunikationsmöglichkeiten verfügen- des Kontrollgerät der Überwachungseinrichtung übertragen werden, d.h. es wird keine kontinuierliche Datenverbindung zu einem zentralen Server benötigt. Die Übermittlung erfolgt vorzugsweise dann, wenn das Fahrzeug ein SRC-Kontrollgerät passiert resp. sich in dessen Empfangsbereich befindet.
Zweckmässigerweise werden nur solche Daten an den Mautserver des jeweiligen Lan- des übermittelt, die von der örtlichen Datenschutzbehörde auch freigegeben wurden. Damit können alle beliebigen nationalen Datenschutzvorschriften eingehalten werden.
Da für jede Messstrecke im Speicher zusätzlich eine Mautgebühr abgespeichert sein kann, stehen die aufgelaufenen Mautgebühren jederzeit fest, oder können jederzeit auf Basis der erfassten Daten berechnet und, wenn gewünscht, angezeigt oder via SRC transferiert werden.
Vorteilhaft werden die für die Mautverrechnung erforderlichen Informationen beim Pas- sieren eines SRC-Kontrollgeräts übertragen. Ist beim oder nach dem Passieren eines Kontrollpolygons die gemessene Wegstrecke größer als alle in Fahrrichtung logisch durchfahrbaren Kontrollpolygon-Distanzen, wird angenommen, dass das Fahrzeug den Straßenverlauf verlassen hat. Stimmen hingegen die gemessene GPS-Distanz (Weg- strecke) und die Distanz zwischen zwei nacheinander durchfahrenen Kontrollpolygo- nen überein, wird die im OBU gespeicherte Messstrecke als befahren registriert. Die gespeicherte Messstrecke muss dabei weder dem Kontrollpolygon-Abstand noch der beispielsweise mittels GPS gemessenen Wegstrecke entsprechen, da die Messpunkte nicht mit der Position der Kontrollpolygone übereinstimmen müssen.
Am OBU kann mindestens dessen Funktionszustand angezeigt werden, sodass der Benutzer jederzeit sieht, ob das OBU einsatzbereit ist und/oder eine Verbindung zum Satellitennavigationssystem hat.
Die Daten des OBU können via einer SRC-Schnittstelle auf einen externen Rechner und/oder an ein mobiles Endgerät übertragen werden. Dort kann auch die angefallene Mautgebühr z.B. via einer App berechnet werden. Vorteilhaft können die erfassten Daten zwecks Kontrolle der Funktionstüchtigkeit des OBUs und/oder Berechnung der Mautgebühr an ein Mobilgerät, vorzugsweise an ein Smartphone oder an einen Tablet-Computer, übermittelt werden. Denkbar ist jedoch auch, dass die zurückgelegten Fahrkilometer und die aufgelaufenen Mautgebühren im OBU berechnet und auf einem Display angezeigt werden. Alternativ ist denkbar, dass die zurückgelegten Fahrkilometer und die aufgelaufenen Mautgebühren via einer
Schnittstelle auf einem Rechner oder einem Smartphone angezeigt werden. Besonders bevorzugt ist eine Drahtlosschnittstelle wie z.B. WLAN vorhanden, die es erlaubt, die zurückgelegten Fahrkilometer und aufgelaufenen Mautgebühren auf einem mobilen Endgerät anzuzeigen. Grundsätzlich denkbar ist, dass die erfassten Daten des OBUs zusätzlich via Smartphone oder Rechner an eine beliebige zentrale Erfassungsstelle übertragen werden.
Vorteilhaft werden im OBU die gesamthaft zurückgelegten Kilometer erfasst, unabhän- gig davon, ob sich das Fahrzeug auf bemauteten Strassen bewegt hat oder nicht. Ma- nipulationsversuche können dann durch einen nachträglichen Vergleich des OBU- GPS-Km-Zählerstandes mit dem Kilometerstand des Fahrzeugtachos festgestellt wer- den. Von Bedeutung ist auch, dass der GPS-Km-Zähler des OBU die Summe der ge- fahrenen Km des Fahrzeugs zur Prellkontrolle (Vergleich Tacho-Km-Zähler mit GPS- Km-Zähler) abspeichert und überträgt. Vorteilhaft wird ein Kontrollpolygon-Paar zur Registrierung eines Grenzübertritts ver- wendet. Dies hat den Vorteil, dass je nach Durchfahrungsrichtung eines Kontrollpoly- gon-Paars eindeutig feststellbar ist, ob sich das Fahrzeug auf der einen oder der ande- ren Seite einer Landesgrenze befindet. Die Erfindung betrifft auch ein OBU zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer mit
• einem GPS-Modul zur laufenden Erfassung der aktuellen Fahrzeugposition,
• einer Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einem Kontrollgerät, · einer Rechnereinheit mit einem Prozessor und einem Speicher, welche Rech- nereinheit mit dem GPS-Modul, der Kommunikationseinrichtung und dem Speicher in Verbindung steht,
• einem im Speicher abgelegten Programm
• im Speicher abgelegten Daten, wie OBU-ID und vorzugsweise Fahrzeug- Stammdaten, vorzugsweise inklusive des Kennzeichens jenes Fahrzeugs, in dem das OBU mitgeführt wird.
Erfindungsgemäss ist das OBU dadurch charakterisiert, dass
dass das OBU eine SRC-Kommunikationseinrichtung aufweist und im Speicher folgende Daten abgelegt sind:
• die Geokoordinaten einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Kon- trollpolygonen, die jeweils mit einem Teil eines mautpflichtigen Strassenabschnitts überlappen,
• mit den Kontrollpolygonen verknüpften Messstrecken zwischen jeweils 2 vordefinier- ten, sich im Strassenverlauf befindlichen, amtlichen Messpunkten, und
• mit den Kontrollpolygonen verknüpften Polygondistanzen, die dem Abstand von zwei sich jeweils auf einer Messstrecke und im Strassenverlauf angeordneten Kon- trollpolygonen entsprechen. Zudem ist das Programm ausgelegt, um während des Betriebs folgende Aktionen vor- zunehmen: e Berechnen der Geokoordinaten eines Fahrzeugs mittels des GPS-Moduls (17) und Vergleichen der berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoor- dinaten der Kontrollpolygone zur Feststellung, ob sich das OBU/Fahrzeug innerhalb eines Kontrollpolygons befindet;
f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeug nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf unmittelbar aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem GPS- Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mit der ab- gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, und die der Fahrrichtung ent- sprechende Messstrecke nur dann als benutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwi- schen der vom GPS-Kilometerzähler gemessenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz liegt,
h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon mit der entspre- chenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstreckenspei- cher; und
i Wiederholen der Schritte e bis h während das Fahrzeug in Bewegung ist, und j Übermitteln der im Fahrstreckenspeicher aufaddierten Messstrecken mittels einer SRC-Verbindung, wenn das OBU im Sende/Empfangsgereich eines SRC- Konrollgeräts ist.
Das erfindungsgemässe OBU hat den Vorteil, dass für die Berechnung der zurückge- legten Kilometer auf die amtlich vermessenen und im OBU gespeicherten Messtrecken resp. gesetzlich festgelegten Längen von Strassenabschnitten zurückgegriffen wird. Dies hat den Vorteil, dass die ermittelten Messstrecken identisch sind mit denjenigen, die durch die derzeit bestehenden Systeme ermittelt werden. Auch fallen keine zusätz- lichen Kosten an für die Infrastruktur, wie z.B. Mautbrücken in Österreich oder
Deutschland oder Kontrollstellen an Auf- und Ausfahrten in Italien oder Frankreich. Noch ein Vorteil ist, dass die Fahrrichtung eines Fahrzeugs durch die Registrierung von zwei zeitlich nacheinander durchfahrenen Kontrollpolygonen verlässlich und sicher bestimmt wird. Ein anderes wichtiges Merkmal des OBUs ist, dass nur solche Mess- strecken als befahrene Wegstrecken erfasst werden, die eine Plausibilitätsprüfung mit einer unabhängigen Kilometermessung überstanden haben. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen OBU ist, dass eine getrennte Kilometerer- fassung nach Autobahnen, Bundesstraßen, Umfahrungsstraßen und nachrangigen Straßen inklusive Offroad-Fahrten ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist. Dies ist be- sonders für die Zuordnung der Mauteinnahmen an die jeweiligen Strassenerhalter sehr wichtig. Über einen Vergleich mit dem Fahrzeugtachometer kann zudem sichergestellt werden, dass das OBU ordnungsgemäss eingesetzt und mitgeführt wurde (Prellkon- trolle).
Im Unterschied zu den anderen bekannten Systemen werden alle für die Mauterfas- sung relevanten Daten autark im OBU berechnet. Auch reicht für den Datenaustausch eine SRC Kommunikationseinrichtung, d.h. es ist keine ständige Online- Datenverbindung zu einem zentralen Computer erforderlich. Vorteilhaft erfolgen die Übertragung der Mautdaten und die Kontrolle der OBU-Funktionstüchtigkeit aus- schließlich über SRC wie EETS (European Electronic Toll Service) bzw. mittels SRC. Je nach den länderspezifischen Gesetzen werden nur solche Daten übermittelt, die den jeweiligen Datenschutzbestimmungen entsprechen.
Gegenüber den bekannten Mauterfassungssystemen hat das erfindungsgemässe Ver- fahren den Vorteil, dass keine Kommunikation via GSM-Netz erforderlich ist, d.h. dass das OBU autark ist. Weil vorzugsweise kein GSM- Modul im OBU vorgesehen ist, ist eine Ortung des Fahrzeugs durch Dritte ausserhalb des SRC-Bereichs nicht möglich. Folglich erfüllt ein solches Gerät die Anforderungen eines modernen Datenschutzes. Durch das erfindungsgemässe OBU werden die Datenschutzbestimmungen der meis- ten Länder erfüllt (keine Fahrprofil-Aufzeichnung und keine GSM-Ortung erlaubt).
Vorteilhaft wird die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kontrollpolygon-ID-Folge gewertet wird, wenn Wegstre- cke und Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform Ist die Kommunikationseinrichtung eine SRC-Kommunikationseinrichtung wie z.B. DSRC, Bluetooth oder WLAN. Die Daten- Übertragung vom OBU zur Außenwelt erfolgt also vorzugsweise ausschließlich über SRC-Systeme. Mit dieser Technik können die Bestimmungen von Datenschutzbehör- den und die Anforderungen an ein Mautsystem weitestgehend erfüllt werden. Im Un- terschied zu einer SRC-Kommunikationseinrichtung kann eine GSM- Kommunikations- einrichtung geortet werden, selbst wenn keine SIM-Karte vorhanden ist, was wiederum den strikten europäischen Datenschutzbestimmungen widersprechen würde.
Zu jedem im OBU gespeicherte Kontroll-Polygon sind die Kontrollpolygondistanzen zum vorhergehenden und zum nachfolgenden Kontrollpolygon im Straßenverlauf und je nach Fahrrichtung die zu berechnende Maut-Messstrecke gespeichert. Zur Plausibi- litätskontrolle wird bei jeder Kontrollpolygon-Durchfahrt die gespeicherte Kontrollpoly- gon-Distanz zum vorherigen Kontrollpolygon mit dem Wert des GPS-Km-Zählers ver- glichen. Stimmen diese beiden Werte innerhalb einer definierten Toleranz überein, gilt das Kontrollpolygon als durchfahren. Dabei wird die in der festgestellten Fahrrichtung mit einem Kontroll polygon verknüpfte Messtrecke als befahren gespeichert. Kontrollpo- lygone dienen also vorzugsweise nicht der Berechnung der Maut-Km, sondern der Festlegung, welche Maut-Messstrecke zu berechnen ist.
Ein Kontrollpolygon-Paar kann auch zur Registrierung eines Grenzübertritts dienen, wenn die Kontrollpolygone beispielsweise beidseits der Grenze angeordnet werden. Je nach Durchfahrungsrichtung des Kontrollpolygon-Paars muss sich das Fahrzeug an- schließend auf der einen oder der anderen Seite der Grenze befinden. Dies ist dann von großem Vorteil, wenn die gefahrenen Km auf nicht bemauteten Straßen selektiv innerhalb eines Grenzverlaufs (Staat, Land, Stadt) erfasst werden sollen. So kann z.B. auch eine City-Maut, wie z.B. in London, realisiert werden, indem der City- Einfahrtszeitpunkt und der City-Ausfahrzeitpunkt eines Fahrzeugs registriert werden.
Damit der Strassenbenützer über die gebührenpflichtigen zurückgelegten Kilometer informiert ist, kann das OBU eine SRC-Schnittstelle aufweisen, mittels welcher die zu- rückgelegten Fahrkilometer selektiv auf einen externen Rechner oder vorzugsweise ein mobiles Endgerät, z.B. Smartphone, übertragen werden.
Zur Prellkontrolle kann der manuelle oder datentechnische Abgleich des regulären Km- Zählers (Tacho) mit dem elektronischen Soll-Kilometerstand des GPS-Km-Zählers im OBU dienen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei der Inbetriebnahme des OBU der aktuelle Kilometerstand des Fahrzeugs im OBU und vorzugsweise in einem Zentralserver registriert wird. Alternativ ist auch denkbar, dass der Km-Zähler des Fahrzeugs mit dem OBU direkt gekoppelt wird und Abweichungen in der Kilome- tererfassung überwacht werden. Möglich wäre auch, dass der aktuelle Km-Stand des Fahrzeug-Km-Zählers von z.B. einer Fahrzeug-Werkstätte an einen zentralen Mautser- ver übermittelt wird. Alternativ ist auch denkbar, dass der Betriebsstundenzähler des Fahrzeugs mit dem OBU gekoppelt ist und Abweichungen zur Fahrzeiterfassung überwacht werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegen- den Figuren näher im Detail beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch die einzelnen Komponenten eines Mautsystems mit dem erfindungsgemässen OBU;
Fig. 2 Zeigen schematisch einen Autobahnabschnitt mit zwei getrennten Fahrbah- bis 8 nen und mehreren in Abstand voneinander angeordneten Kontrollpolygo- nen, wobei in den einzelnen Figuren unterschiedliche Fahrrouten beispiel- haft eingezeichnet sind;
Fig. 9 Zeigen schematisch einen Strassenabschnitt umfassend eine Bundesstras- bis 13 se und mehrere von der Bundesstrasse abzweigenden Nebenstrassen, wo- bei in den einzelnen Figuren unterschiedliche Fahrrouten beispielhaft einge- zeichnet sind;
Ein erfindungsgemässes OBU 11 besitzt eine Rechnereinheit 19, mindestens einen Speicher 15 und ein GPS-Modul 17 für die Berechnung von Geokoordinaten. Für die Kommunikation des OBUs 11 mit einem Kontrollgerät 31 ist ein SRC- Kommunikationsmodul 23 vorgesehen. Eine Stromversorgungseinheit 21 versorgt die vorbeschriebenen Komponenten des OBUs mit Strom. Im Speicher 15 sind das Programm 13 und die Daten abgelegt. Das Programm 13 dient der Steuerung des OBUs und der Berechnung der zurückgelegten Strecken. Die im Speicher 15 abgelegten Daten umfassen einerseits eine Vielzahl von Kontrollpoly- gonen und andererseits die Stammdaten des Fahrzeugs, in dem das OBU mitgeführt wird. Die Kontrollpolygone definieren mittels einer Mehrzahl von Geokoordinaten Flä- chen, vorzugsweise Recht- oder Vielecke, die quer über eine zu überwachende Stras- se gelegt sind. Dabei gilt zu beachten, dass im OBU 11 selbst keine digitalen Stras- senkarten gespeichert sein müssen, sondern lediglich Kontrollpolygone, die mit den Geokoordinaten der zu überwachenden Strasse überlappen. Dies reduziert die Menge der zu speichernden Daten. Das Kontrollgerät 31 steht in Verbindung mit einem zentralen Mautrechner 33, der die übermittelten Benutzerdaten erfasst und die Kosten für die Strassenbenutzung schlussendlich dem Benutzer in Rechnung stellt. Die Daten des OBUs 11 können grundsätzlich auch an ein z.B. Smartphone 29 über- tragen werden. Die Kommunikationsverbindung kann dabei ebenfalls eine SRC- Verbindung sein. Mittels einer auf dem Smartphone ausführbaren Applikation kann die anfallende Mautgebühr anhand der übermittelten Daten berechnet werden. Ebenso können die Daten auf ein Smartphone eines Kontrollorgans übertragen werden, das beispielsweise die durchgehende Funktionstüchtigkeit des OBU anhand eines Kilome- ter/Tacho-Vergleichs feststellen kann. Jedes OBU kann auch mit einem anderen im SRC-Bereich befindlichen OBU kommunizieren und Daten austauschen. Grundsätzlich kann das OBU 11 auch noch eine serielle Schnittstelle aufweisen für die Übernahme der ID eines am Zugfahrzeug angehängten Hängers.
Anhand des in Fig. 2 gezeigten Autobahnabschnitts 35 wird die Funktionsweise des Mauterfassungssystems näher im Detail erklärt. Der Autobahnabschnitt 35 umfasst auf der einen ersten Fahrbahn 37 die drei Messpunkte MP1 , MP2 und MP3 und auf der anderen zweiten Fahrbahn 39 die drei Messpunkte MP4, MP5 und MP6. Alle Mess- punkte MPn sind durch eine amtliche Vermessung festgelegt und definieren die offiziel- le Länge eines zwischen den einzelnen Messpunkten liegenden Strassenstücks. Zwi- schen dem ersten und dem zweiten Messpunkt MP1 und MP2 ist eine erste Messstre- cke MS1 und zwischen dem zweiten und dem dritten Messpunkt MP2 und MP3 eine zweite Messstrecke MS2 definiert. Zu beiden Seiten eines Messpunktes MPn sind je- weils im Abstand voneinander angeordnete Kontrollpolygonpaare P1 und P2, P3 und P4, resp. P5 und P6 mittels entsprechender Geokoordinaten definiert. Die einzelnen Kontrollpolygone sind durch die Kontrollpolygondistanzen PD1 , PD2, ....PD5 vonei- nander getrennt. Diese Distanzen sind jeweils im OBU gespeichert.
Wenn nun ein Fahrzeug auf der Fahrroute F1 auf die Autobahn 35 auffährt, passiert es zunächst das Kontrollpolygon P5 und anschliessend das Kontrollpolygon P4. Nach dem Passieren von wenigstens 2 Kontrollpolygonen ergibt sich die Fahrrichtung des Fahrzeugs automatisch. Nachdem das Kontrollpolygon P3 nach der Kontrollpolygon- distanz PD3, die ja bekannt und im OBU abgespeichert ist, nicht durchfahren wird (Überprüfung durch internen GPS-Km-Zähler), muss das Fahrzeug logischerweise von der Autobahn abgefahren sein. Als gefahrene Autobahnkilometer werden daher die im OBU hinterlegte Messstrecke MS2 registriert.
Das Programm des OBUs führt nachfolgende Plausibilitätskontrolle durch:
Durchfahren werden die Kontrollpolygone in der Reihenfolge P5, P4. Das Kontrollpoly- gon P3 wird jedoch nicht mehr erreicht. Folglich wird nur die zwischen den Kontrollpo- lygonen P5 und P4 liegende Kontrollpolygondistanz PD4 als gültig registriert, nicht je- doch die Kontrollpolygondistanz PD3, da das Kontrollpolygon P3 nicht mehr durchfah- ren wird. Als Messstrecke wird folglich die Messstrecke MS2, die ein Attribut der Kon- trollpolygone P4 und P5 ist, gespeichert.
Gemäss Beispiel von Fig. 3 durchfährt das Fahrzeug auf der Fahrroute F2 die Kontroll- polygone in der Reihenfolge P5, P4, P3 und P2. Damit ist die Fahrrichtung eindeutig definiert. Nachdem das Kontrollpolygon P1 nach der Kontrollpolygondistanz PD1 nicht durchfahren wird, die mit dem internen GPS-GPS-Km-Zähler verglichen wird, gilt das Fahrzeug als von der Autobahn abgefahren. Entsprechend werden nur die zwischen den Kontrollpolygonen P5, P4, P3 und P2 liegenden Kontrollpolygondistanzen PD4, PD3 und PD2 als gültig registriert, nicht jedoch die Kontrollpolygondistanzen PD1 und PD5, da die die Kontrollpolygondistanzen definierenden Kontrollpolygonpaare nicht durchfahren werden. Als gefahrene Autobahn-Km werden daher die im OBU hinterleg- ten Mautstrecken MS2 und MS1 registriert. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
Gemäss Beispiel von Fig. 4 durchfährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F3 die Kontroll- polygon P4 und P5, jedoch keine weitere Kontrollpolygone. Folglich wird die Messstre- cke MS4 als gefahrene Messstrecke registriert.
Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
Gemäss Beispiel von Fig. 5 durchfährt das Fahrzeug auf der Fahrroute F4 die Kontroll- polygone P2 bis P5. Folglich entspricht die erfasste Messstrecke der Summe der Messstrecken MS3 und MS4. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
In dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel durchfährt ein Fahrzeug sowohl auf Fahrroute F5 wie auch auf Fahrroute F6 den ganzen gezeigten Teilabschnitt der Autobahn. Entspre- chend werden für das Fahrzeug die Messstrecken MS1 und MS2 und die Messstre- cken MS3 und MS4 als gefahrene Autobahnkilometer erfasst. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
Durchfährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F7 nur ein einziges Kontrollpolygon, so kommt es nicht zur Erfassung einer gültigen Messtrecke (Fig. 7). Eine solche Situation kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass eine rangniedrigere Strasse über das Autobahnstück 35 führt. Nachdem in der Folge weder Kontrollpolygon P4 nach einer Wegstrecke PD4 noch Kontrollpolygon P6 nach einer Wegstrecke PD5 durchfahren werden (interner GPS-Km-Zähler), kommt es zu keiner gültigen Erfassung einer Mess- strecke und die Messung wird gelöscht. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
In Fig. 8 ist ein Anwendungsbeispiel gezeigt, wo ein Fahrzeug F8 zwar zwei aufeinan- derfolgende Kontrollpolygone P4 und P5 durchfährt, die mit dem GPS-Km-Zähler ge- messene Wegstrecke jedoch deutlich grösser ist als die Kontrollpolygondistanz PD4, d.h. die Plausibilitätsprüfung führt zu einer Verwerfung des Resultats. Folglich kommt es zu keiner gültigen Erfassung einer Messstrecke. Die entsprechende Plausibilitäts- kontrolle sieht wie folgt aus:
Anders stellt sich die Situation dar, wenn die Streckenerfassung nicht auf Autobahnen sondern auf z.B. Bundesstrassen erfolgen soll. Dort besteht das Problem, dass Fahr- zeuge zwischen zwei Kontrollpolygonen grundsätzlich die Fahrrichtung ändern können und dass es zwischen zwei benachbarten Kontrotlpolygonen möglicherweise noch eine über Nebenstrassen verlaufende oder eine off-road Verbindung gibt. Es muss daher sichergestellt sein, dass ein Benutzer nur mit einer Strassenbenützungsgebühr belastet wird, wenn er auch tatsächlich ein bestimmtes kostenpflichtiges Strassenstück benützt hat.
In den Figuren 9 bis 14 ist jeweils ein identisches Strassenbild mit Bundesstrasse 41 und mehreren die Bundesstrasse kreuzenden oder davon abzweigenden nachrangigen Strassen 43 bis 51 gezeigt. Um die Messstrecke eines Fahrzeugs möglichst genau erfassen zu können, sind die Kontrollpolygone jeweils überlappend über Abzweigun- gen gelegt. Dabei ist nicht unbedingt erforderlich, dass jede einzelne Abzweigung mit einem Kontrollpolygon belegt sein muss. Je mehr Kreuzungen mit Kontrollpolygonen versehen sind, umso genauer kann die Messstrecke eines Fahrzeugs erfasst werden.
Gemäss Beispiel von Fig. 9 kreuzt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F9 die Bundestras- se 41 , d.h. es wird lediglich das Kontrollpolygon P1 durchfahren, jedoch keine weite- ren. Entsprechend kommt es zu keiner Erfassung einer Messstrecke. Die entspre- chende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
Befährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F10 zwar ein Teilstück der Bundesstrasse, verlässt diese jedoch, bevor ein zweites Kontrollpolygon erreicht wird, kommt es eben- falls zu keiner gültigen Erfassung einer Messstrecke (Fig. 10). Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
Fährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F11 über die Nebenstrasse 45 auf die Bun- desstrasse 41 auf, wo an der Abzweigung kein Kontrollpolygon angelegt wurde, so wird das Fahrzeug erst beim Durchfahren des Kontrollpolygons P2 (Abzweigung 47) registriert (Fig. 11 ). Wenn das Fahrzeug jedoch den Weg nicht auf der Bundesstrasse 41 fortsetzt, sondern das Kontrollpolygon P3 über eine Abkürzung (off-road) erreicht, dann kommt es trotz Passieren zweier aufeinanderfolgender Kontrollpolygone P2 und P3 zu keiner gültigen Erfassung einer Messstrecke. Dies deshalb, weil die durch den GPS-Km-Zähler erfasste Strecke deutlich kürzer als die Kontrollpolygondistanz PD2 ist. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
In Fig. 12 fährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F12 über die Nebenstrasse 45 auf die Bundesstrasse auf und verlässt diese wieder über die Nebenstrasse 51. Im Unter- schied zum vorgegangenen Beispiel bleibt das Fahrzeug jedoch zwischen der Auf- und Abfahrt auf der Bundesstrasse 41. Folglich werden die Messstrecken MS2 und MS3 erfasst. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
In Fig. 13 fährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F13 über die Nebenstrasse 43 auf die Bundesstrasse 41 auf und verlässt diese wieder über die Nebenstrasse 51 Folglich werden die Messstrecken MS1, MS2 und MS3 als Messstrecke erfasst. Die entspre- chende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus: Das OBU funktioniert folgendermassen: In einem Speicher des OBUs ist eine Vielzahl von sog. virtuellen Kontrollpolygonen hinterlegt. Jedes Kontrollpolygon ist durch eine Mehrzahl von Geokoordinaten definiert und kann grundsätzlich jede beliebige Form (rund, recht- oder vieleckig) einnehmen. Von Bedeutung ist lediglich, dass die Kontroll- polygone mit einem kurzen Strassenabschnitt der realen Welt überlappen, sodass mit- tels eines GPS-Empfängers feststellbar ist, wenn ein Fahrzeug sich innerhalb eines Kontrollpolygons befindet resp. dieses passiert und damit nachweisbar ist, dass dieses Fahrzeug eine bestimmte Strasse befährt. Die Kontrollpolygone werden auf einem nachgestellten (backend-) Rechner entsprechend den zu bemautenden Strassen defi- niert und dann auf das OBU übertragen.
Zur Editierung der Kontrollpolygone können bestehende Geoinformationssysteme (GIS) benützt werden. In den GIS ist eine Vielzahl von amtlichen Messpunkten regis- triert, die die Länge von Strassenabschnitten amtlich festlegen. Mit Hilfe der GIS kön- nen auch die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens notwendigen Kontrollpolygone editiert werden. Die editierten Kontrollpolygone, und die mit diesen verknüpften, gegenseitigen Abstände der Kontrollpolygone und Länge der Messstre- cken werden dann auf das OBU übertragen. Kontroll-Polygone auf Autobahnen sind vorzugsweise zwischen den jeweiligen vorbe- stimmten Messpunkten und auf Bundesstraßen vorzugsweise direkt auf den Mess- punkten von Straßenverzweigungen vorgesehen. Üblicherweise haben die Kontrollpo- lygone in Fahnrichtung gesehen eine solche Längserstreckung, dass selbst bei sehr hoher Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges bei einer bestimmten Messfrequenz des GPS-Empfängers mindestens ein und vorzugsweise mehrere Messpunkte des G PS- Empfängers innerhalb der Kontrollpolygon-Durchfahrt erfasst werden können. Die Kon- trollpolygone haben in Fahrbahnrichtung eine Längserstreckung bis 1000 m, vorzugs- weise bis 500 m und besonders bevorzugt bis 300 m haben. Typischerweise habe die Polygone in Fahrbahnrichtung eine Länge zwischen 20 und 300 m, vorzugsweise zwi- sehen 50 und 180 m und besonders bevorzugt zwischen 70 und 150 m. In der Breite sind die Polygone so gewählt, dass sie die Fahrbahnbreite um ein bestimmtes Mass in Abhängigkeit der Genauigkeit der Positionsbestimmung übertrifft.
Ein bedeutendes Merkmal des erfindungsgemässen Mauterfassungssystems ist die zuverlässige Datenerfassung mittels einer durchgeführten Plausibilitätsprüfung: Die vom GPS-Km-Zähler errechnete oder vom Tachometer erfasste Wegstrecke zwischen zwei durchfahrenen Kontrollpolygonen wird mit der im OBU hinterlegten Kontrollpoly- gondistanz verglichen. Nur wenn die Plausibilitätsprüfung positiv ist, d.h. wenn die ge- messene Wegstrecke mit der im OBU gespeicherten Kontrollpolygondistanz im We- sentlichen übereinstimmt, ist eine gültige Messung zustande gekommen. Damit kann wirksam verhindert werden, dass Strassenbenützer für nicht befahrene Strecken belas- tet werden.
Auf Autobahnen befinden sich amtliche Vermessungspunkte, die jeweils für die Be- rechnung der offiziellen Länge eines Strassenabschnittes zwischen Ein- und Ausfahr- ten bzw. bei Autobahnkreuzen verwendet werden. Beispiele spezifischer Messpunkte bei Autobahn-Auf- und Autobahn-Abfahrten sind beispielsweise unter folgendem Link gezeigt: http://mgo.ms/s/x7wt0. Damit das Auffahren auf resp. Abfahren von einer Au- tobahn zuverlässig festgestellt werden kann, sind Kontrollpolygone zwischen den Messpunkten vorgesehen. Im OBU sind nicht nur die Geokoordinaten der Kontrollpoly- gone, sondern auch die offiziellen Messstrecken zwischen den einzelnen Auf- und Aus- fahrten gespeichert. Falls für die Mautrechnung erforderlich, können auch die IDs der Auf- und Abfahrten im OBU gespeichert sein.
Wenn nun mittels des OBUs 11 festgestellt wird, dass eine Messstrecke befahren wur- de und eine entsprechende Plausibilitätsprüfung positiv ist, wird das Konto eines Strassenbenützers mit einer Mautgebühr belastet.
Wenn Mautgebühren für Bundesstrassen erhoben werden sollen, werden die Kontroll- polygone vorzugsweise über die Messpunkte bei Strassenabzweigungen gelegt, wobei grundsätzlich nicht bei jeder Abzweigung ein Kontrollpolygon vorgesehen sein muss, wenn keine 100%-ige Erfassung der auf mautpflichtigen Strassen gefahrenen Kilome- tern gefordert ist. Bei Bedarf können auch über Messpunkten Kontroll-Polygone plat- ziert sein, die auf keiner Strassenabzweigung liegen.
Die für die Benutzung der mautpflichtigen Strassen fällige Gebühr kann auf Basis von Zeit- und/oder Streckendaten berechnet sein. Die entsprechenden Informationen kön- nen im OBU oder in einem zentralen Mautserver hinterlegt sein.
Die im OBU berechneten mautpflichtigen Streckendaten werden automatisch an vor- handene SRC-Kontrollgeräte transferiert, wenn solche passiert werden.
Ein OBU zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zu- rückgelegten Kilometer besitzt ein GPS-Modul zur laufenden Berechnung der Fahr- zeugposition und des zurückgelegten Weges, eine Kommunikationseinrichtung zur
Kommunikation mit einem Kontrollgerät, und eine Rechnereinheit mit einem Prozessor und einem Speicher. Die Rechnereinheit steht mit dem GPS-Modul, der Kommunikati- onseinrichtung und dem Speicher in Verbindung. Im Speicher des OBUs sind ein Pro- gramm und Daten, wie OBU-ID und vorzugsweise die jeweiligen Fahrzeug- Stammdaten, mindestens jedoch das Kfz-Kennzeichen des Fahrzeugs, abgelegt. Aus- serdem sind im Speicher, die Geokoordinaten einer Vielzahl von Kontrollpolygonen, deren Distanzen zu anderen Kontrollpolygonen und die dem Strasse nabschnitt ent- sprechenden Messstrecken abgespeichert. Die Kontrollpolygone dienen dazu festzu- stellen, ob nutzungsgebührenpflichtige Strassenabschnitte befahren wurden. Eine ge- fahrene Wegstrecke, bzw. Messtrecke wird allerdings nur dann gezählt, wenn das Re- sultat plausibel ist, d.h. eine unabhängige Streckenmessung mit den Polygondistanzen im Wesentlichen übereinstimmt. Von Bedeutung ist ferner, dass die Fahrstrecken auf- grund der amtlich festgelegten vermessenen Strassenabschnitte berechnet werden.
Legende
11 Onboard Unit (OBU = Fahrzeuggerät)
13 Programm
15 Speicher
17 GPS-Modul
19 CPU (Mikroprozessor)
21 Stromversorgungseinheit
23 SRC (Short Range Communication) WLAN, DSRC, Bluetooth
25 Optische System-Informationen
29 Smartphone
33 Mautserver
35 Autobahnstück
37 erste Autobahn-Fahrbahn
39 zweite Autobahn-Fahrbahn
41 Bundesstrasse
43 bis 51 Nebenstrassen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer mit folgenden Verfahrensschritten:
a Editieren von Kontrolipolygonen auf mautpflichtigen Straßen dergestalt, dass die Kontrollpolygone jeweils lediglich mit einem Teil eines mautpflichtigen Strassen- abschnitts überlappen,
b Berechnen der Distanzen zwischen benachbarten Kontrollpolygonen;
c Übernahme der Geokoordinaten der auf den mautpflichtigen Strassen tiegen- den amtlichen Messpunkte und der zwischen den Messpunkten liegenden Messstre- cken aus einem Geoinformationssystem (GIS) und Verknüpfen der Messstrecken mit den Kontrollpolygonen;
d Übertragen der in den Schritten a bis c erhaltenen Daten in den Speicher eines OBUs ( 1);
e Berechnen der Geokoordinaten bzw. Positionsdaten eines Fahrzeugs mit Hilfe eines im Fahrzeug mitgeführten OBUs, das ein GPS-Modul (17) aufweist, wobei die berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoordinaten der Kontroll- polygone verglichen werden zur Feststellung, ob das OBU/Fahrzeug ein Kontrollpo- lygon passiert;
f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeuges nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
weiter gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem G PS- Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen, die vom Fahrzeug zurückgelegt wurde, mit der abgespeicherten Kontrollpolygondistanz ver- glichen wird, und die der Fahrrichtung entsprechende Messstrecke nur dann als be- nutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwischen der vom GPS-Kilometerzähler ge- messenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpolygondistanz innerhalb ei- ner definierten Toleranz liegt,
h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon und der entspre- chenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstrecken- speicher;
i Wiederholen der Schritte e bis h, während das Fahrzeug in Bewegung ist, und j Übermitteln der im Fahrstreckenspeicher aufaddierten Messstrecken mittels ei- ner SRC-Kommunikationseinrichtung an ein Computernetzwerk, das mit einem zent- ralen Server in Verbindung steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass das OBU (11 ) die auf- addierten Messstrecken zusammen mit das Fahrzeug identifizierenden Daten selbst- tätig an ein SRC-Kontrollgerät (31) überträgt, sobald sich die SRC- Kommunikationseinrichtung des OBUs im Sende-/Empfangsbereich des SRC- Kontrollgeräts (31) befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zurückgelegte Weg- strecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kontrollpolygon-ID-Folge nur dann gewertet wird, wenn Wegstrecke und Kontrollpo- lygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Stras- sentypen definiert sind und die aufaddierten Messstrecken nach Strassentyp separat erfasst werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strassentypen nach Strassenklassen, Zeit und/oder Ort unterschieden werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Poly- gone im Bereiche von Abzweigungen und Kreuzungen definiert sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur solche Daten vom OBU (11) an den Mautserver (33) des jeweiligen Landes übermittelt werden, die von der örtlichen Datenschutzbehörde auch freigegeben wurden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Mautverrechnung erforderlichen Informationen beim Passieren eines SRC- Kontrollgeräts (31) vom OBU (11) an ersteres übertragen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten des OBU via einer SRC-Schnittstelle an ein SRC-Kontrollgerät übertragen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Daten zwecks Kontrolle der Funktionstüchtigkeit des OBUs und/oder für die Berechnung der Mautgebühr an ein Mobilgerät, vorzugsweise an ein Kontrollgerät (31), Smartphone (29) oder einen Tablet-Computer, übermittelt werden.
11. Onboard Unit (11 ) zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer mit
einem GPS-Modul (17) zur laufenden Erfassung der Fahrzeugposition, einer Kommunikationseinrichtung (23) zur Kommunikation mit einem Kontrollgerät (31),
- einer Rechnereinheit mit einem Prozessor (19) und einem Speicher (15), die mit dem GPS-Modul (17), der Kommunikationseinrichtung (23) und dem Speicher (15) in Verbindung steht, und
einem im Speicher (15) abgelegten Programm (13) und
im Speicher (15) abgelegten Daten, wie OBU-ID und Fahrzeug-Stammdaten je- nes Fahrzeugs, in dem das OBU mitgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das OBU eine SRC-Kommunikationseinrichtung aufweist,
dass im Speicher (15) folgende Daten gespeichert sind:
die Geokoordinaten einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Kontrollpolygonen, die jeweils mit einem Teil einer mautpflichtigen Straße überlappen,
mit den Kontrollpolygonen verknüpften Messstrecken zwischen jeweils 2 vordefinierten, sich im Strassenverlauf befindlichen amtlichen Messpunkten; und
- mit den Kontrollpolygonen verknüpften Polygondistanzen, die dem Abstand von zwei sich jeweils auf einer Messstrecke und im Strassenverlauf angeordneten Kontrollpolygonen entsprechen,
und dass das Programm (13) ausgelegt ist, während des Betriebs folgende Verfahrensschritte durchzuführen:
e Berechnen der Geokoordinaten eines Fahrzeugs mittels des GPS-Moduls (17) und Vergleichen der berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoordinaten der Kontrollpolygone zur Feststellung, ob sich das OBU/Fahrzeug innerhalb eines Kontrollpolygons befindet oder dieses passiert;
f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeug nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf unmittelbar aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mit der abgespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, und die der Fahrrichtung entsprechende Messstrecke nur dann als benutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwischen der vom Kilometerzähler gemessenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpoly- gondistanz innerhalb einer definierten Toleranz liegt,
h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon mit der entsprechenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstreckenspeicher; und
i Wiederholen der Schritte e bis h während das Fahrzeug in Bewegung ist, und j Übermitteln der im Fahrstreckenspeicher aufaddierten Messstrecken mittels einer SRC-Verbindung.
12. OBU nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kon- trollpolygon-ID-folge gewertet wird, wenn Wegstrecke und Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen.
13. OBU nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (23) eine SRC-Kommunikationseinrichtung ist. die dazu ausgelegt ist, die für die Mautberechnung erforderlichen Daten auf ein SRC-Kontrollgerät (31 -zu übertragen.
14. OBU nach einem der Ansprüche 11 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass die SRC- Kommunikationseinrichtung für die (bidirektionale) Kommunikation ausgelegt ist.
15. Mauterfassungssystem mit
einem OBU gemäss einem der Ansprüche 11 bis 14,
weiter gekennzeichnet durch
einen zentralen Server, der über ein Computernetzwerk, das mit einer Vielzahl von SRC-Empfangsgeräten in Verbindung steht, Mautdaten, insbesondere die aufsummierten Messstrecken, erfassen und abrechnen kann.
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