EP3374972A1 - Fahrzeugantennenscheibe oder fahrzeugscheibenantenne für ein mautbezahlsystem - Google Patents

Fahrzeugantennenscheibe oder fahrzeugscheibenantenne für ein mautbezahlsystem

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EP3374972A1
EP3374972A1 EP16793881.0A EP16793881A EP3374972A1 EP 3374972 A1 EP3374972 A1 EP 3374972A1 EP 16793881 A EP16793881 A EP 16793881A EP 3374972 A1 EP3374972 A1 EP 3374972A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
transmitter
receiver
vehicle antenna
pane
Prior art date
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Ceased
Application number
EP16793881.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Droste
Volkmar Offermann
Stefan GARCIA
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.)
Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP3374972A1 publication Critical patent/EP3374972A1/de
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    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • Modern toll collection and toll collection systems are generally based on two principles: toll collection, which records the position of the vehicle permanently via global navigation satellite systems (GNSS) and calculates the toll over the routes traveled on certain routes.
  • Alternative tolling systems use checkpoints with so-called toll beacons, which make the entry into a defined route area dependent on paying the toll.
  • the toll beacons use short-range radio signals, for example according to the DSRC (Dedicated Short Range Communication) standard, for communication with a mobile
  • the invention now consists in providing a vehicle antenna pane which has a relay function and a data exchange between the short-range radio communication of a road toll system and a mobile device allows.
  • the vehicle antenna pane is independent of the actual toll booth system. Only the software of the mobile device must be adapted to the respective toll booth system.
  • the actual payment process can be done by direct billing with the tollbooth operator or in a simple way via the mobile billing.
  • a signal converter for converting the first signal into a second signal and for converting a third signal into a fourth signal
  • the (single) pane, the inner pane and / or the outer pane preferably contain glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, Polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and / or mixtures thereof.
  • the (single) pane, the inner pane and / or the outer pane are preferably transparent, in particular for the use of the vehicle antenna pane as a windshield or rear window of a vehicle or other uses in which a high light transmission is desired.
  • the disc may have any three-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape has no shadow zones, so that it can be coated, for example, by sputtering.
  • the (single) disk or the inner disk and the outer disk are flat or slightly or strongly bent in one direction or in several directions of the space. In particular, flat slices are used.
  • the discs can be colorless or colored.
  • the pane is a windshield of a vehicle.
  • the second receiver and the second transmitter are arranged in the region of the lower edge of the disc.
  • the distance between the second receiver and / or the second transmitter and the lower edge of the disc is less than or equal to 30 cm.
  • the first and second transmitters and receivers according to the invention can contain passive and active electrical components or consist of simple antenna structures.
  • Another aspect of the invention is a toll payment system which comprises at least: a vehicle antenna pane according to the invention,
  • step e it is checked in step e) whether within a time duration t of less than or equal to 300 s, preferably less than or equal to 30 s, before the reception of the second signal
  • a third signal is sent out with a "payf" coding from the mobile device, which is sent from the second
  • the mobile device 6 has a transmitting and receiving unit for an NFC signal. It is understood that the mobile device 6 can also communicate with the vehicle antenna pane 100 via other frequency ranges and transmission standards, for example via WLAN or Bluetooth. Communication via NFC is particularly advantageous, since due to the short range of the NFC signal manipulation of communication between mobile device 6 and vehicle antenna lens 100 can be largely excluded and so the payment process can be carried out safely and protected against misuse.
  • the first receiver 10, the first transmitter 1 1, the second receiver 20 and the second transmitter 21 are each laminated into the interior of the disc 1, that is arranged between the inner pane and the outer pane ,
  • the signal converter 5 is arranged, for example, on the inside surface (IV) of the pane 1 and concealed, for example, by a camera cover, a cover of a communication window or a rearview mirror.
  • the signal conductors 8 which electrically connect the receivers 10, 20 to the transmitters 11, 21 are, for example, microstrip conductors each consisting of two copper flat conductors. It is understood that the first receiver 10, the first transmitter 1 1, the second receiver 20 and / or the second transmitter 21 can also be arranged on the inside surface (IV) of the disk 1.
  • the signal converter 5 may also be laminated within the disc 1 with a suitable flat design.
  • Release switch 7 has been pressed, preferably within a time t of less or equal to 300 s, more preferably less than or equal to 30 s, before performing step e) when the release switch 7 has been actuated. Only when the release switch 7 has been actuated, a payment process is carried out and sent a paid "signal" as a third signal S3 when the payment process.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugantennenscheibe (100) zum Betreiben eines Mautbezahlsystems, mindestens umfassend: - eine Scheibe (1), - einen ersten Empfänger (10) zum Empfang eines ersten Signals (S1) von einem Mautstellensender (31), - einen Signalwandler (5) zum Umwandeln des ersten Signals (S1) in ein zweites Signal (S2) und zum Umwandeln eines dritten Signals (S3) in ein viertes Signal (S4), - einen zweiten Sender (21) zum Senden des zweiten Signals (S2) an ein Mobilfunkgerät (6), - einen zweiten Empfänger (20) zum Empfang des dritten Signals (S3) von dem Mobilfunkgerät (6), - einen ersten Sender (11) zum Senden des vierten Signals (S4) an einen Mautstellenempfänger (30) wobei die Empfänger (10, 20) und die Sender (11, 21) zum Empfangen und Senden kurzreichweitiger Funksignale (S1-S4) ausgebildet sind.

Description

FAHRZEUGANTENNENSCHEIBE ODER FAHRZEUGSCHEIBENANTENNE FÜR EIN MAUTBEZAHLSYSTEM
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugantennenscheibe, ein Mautbezahlsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Mautbezahlsystems.
Moderne Mauterfassungs- und Mautbezahlsysteme basieren in der Regel auf zwei Prinzipien: Eine Mauterfassung, die die Position des Fahrzeugs permanent über globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) erfasst und die Maut über die auf bestimmten Strecken zurückgelegten Fahrtstrecken berechnet. Alternative Mautsysteme nutzen Kontrollpunkte mit sogenannten Mautbaken, die die Einfahrt in einen definierten Streckenbereich vom Bezahlen der Maut abhängig machen. Die Mautbaken nutzen kurzreichweitige Funksignale, beispielsweise nach dem DSRC (Dedicated Short Range Communication)-Standard, zur Kommunikation mit einer mobile
Detektionseinheit (On Board Unit, OBU). Derartige mobile Detektionseinheiten sind beispielsweise aus DE 10 2005 055 835 A1 bekannt.
Diese Systeme haben oftmals den Nachteil, dass sie eine bestimmte vom Mautstellenbetreiber ausgegebene Detektionseinheit benötigen und beim Passieren mehrerer Mautstellen unter Umständen mehrere Detektionseinheiten mit unterschiedlichen Systemen notwendig sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Fahrzeugantennenscheibe zum Betrieb eines Mautbezahlsystems bereitzustellen, welches das Bezahlen der Maut mit mehreren Mautstellensystemen in einfacher Weise ermöglicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine
Fahrzeugantennenscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Mautbezahlsystem, bei dem der elektronische Bezahlvorgang über das Mobilfunkgerät durchgeführt wird.
Mobilfunkgeräte, wie Smartphones oder internetfähige portable Computer, sind nicht dazu geeignet, direkt mit einem Straßenmautsystem mit elektronischem Bezahlsystem zu kommunizieren. Die Erfindung besteht nunmehr darin eine Fahrzeugantennenscheibe bereitzustellen, die eine Relaisfunktion aufweist und einen Datenaustausch zwischen der kurzreichweitigen Funkkommunikation eines Straßenmautsystems und einem Mobilfunkgerät ermöglicht. Die Fahrzeugantennenscheibe ist dabei vom eigentlichen Mautstellensystem unabhängig. Lediglich die Software des Mobilfunkgeräts muss an das jeweilige Mautstellensystem angepasst werden. Der eigentliche Bezahlvorgang kann dabei durch direkte Abrechnung mit dem Mautstellenbetreiber oder in einfacher Weise über die Mobilfunkabrechnung erfolgen.
Die Erfindung umfasst ein Fahrzeugantennenscheibensystem, im Folgenden kurz Fahrzeugantennenscheibe genannt. Die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe für ein Mautbezahlsystem umfasst mindestens die folgenden Merkmale:
eine Scheibe,
einen ersten Empfänger zum Empfang eines ersten Signals, welches von einem Mautstellensender ausgesendet wird,
einen Signalwandler zum Umwandeln des ersten Signals in ein zweites Signal und zum Umwandeln eines dritten Signals in ein viertes Signal,
einen zweiten Sender zum Senden des zweiten Signals an ein Mobilfunkgerät, einen zweiten Empfänger zum Empfang des dritten Signals, welches von dem Mobilfunkgerät ausgesendet wird,
einen ersten Sender zum Senden des vierten Signals an einen
Mautstellenempfänger,
wobei die ersten und zweiten Empfänger und die ersten und zweiten Sender zum Empfangen und Senden kurzreichweitiger Funksignale ausgebildet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger und der erste Sender für das Empfangen und das Senden von ersten und vierten Signalen im DSRC (Dedicated Short Range
Communication)-Bereich, bevorzugt μ\Λ 3νθ-05Ρ0 gemäß EN 12253 spezifiziert für 5,8 GHz oder EN 302 571 spezifiziert für 5,9 GHz, oder im WLAN (Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, besonders bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 p, eingerichtet.
Die Verwendung des DSRC-Bereichs ist besonders vorteilhaft, da derartige Empfänger und Sender eine geeignete Reichweite aufweisen und in bereits existierenden Mautsystemen zahlreich verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe sind der zweite Empfänger und der zweite Sender für das Empfangen und das Senden von zweiten und dritten Signalen im NFC (Near Field Communication)-Bereich, bevorzugt gemäß ISO/IEC 13157, ISO/IEC 16353, ISO/IEC 22536 oder ISO/IEC 28361 , im WLAN(Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE- 802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, oder im Bluetooth, bevorzugt gemäß IEEE 802.15.1 , eingerichtet.
Die Verwendung des NFC-Bereichs ist besonders vorteilhaft, da derartige Empfänger und Sender nur eine geringe Reichweite von bevorzugt weniger als 50 cm aufweisen und daher besonders sicher vor Manipulationen durch Dritte sind.
Es versteht sich, dass der erfindungsgemäße Signalwandler auch zwei baulich getrennte Signalwandler aufweisen kann: einen zum Umwandeln eines ersten Signals in ein zweites Signal und einen zum Umwandeln eines dritten Signals in ein viertes Signal.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste Empfänger und der erste Sender in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet und weisen bevorzugt eine selbe erste Antenne zum Empfangen und Senden auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der zweite Empfänger und der zweite Sender in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet und weisen bevorzugt eine selbe zweite Antenne zum Empfangen und Senden auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist die Scheibe eine Verbundscheibe zur Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung und umfasst zumindest:
eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer
innenseitigen Oberfläche (IV),
eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer
innenseitigen Oberfläche (II), und mindestens eine Zwischenschicht, die die innenseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe flächig mit der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe verbindet.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe ist zur Abtrennung eines
Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung geeignet. Dadurch werden die innenseitigen Oberflächen (II, IV) der Fahrzeugantennenscheibe definiert, die dem Fahrzeuginnenraum zugewandt sind, sowie die außenseitigen Oberflächen (1,111), die dem Fahrzeuginnenraum abgewandt sind.
Als (Einzel-)Scheibe, Innenscheibe und Außenscheibe sind im Grunde alle elektrisch isolierenden Substrate geeignet, die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe thermisch und chemisch stabil sowie dimensionsstabil sind.
Die (Einzel-)Scheibe, die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe enthalten bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Die (Einzel-)Scheibe, die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe sind bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung der Fahrzeugantennenscheibe als Windschutzscheibe oder Rückscheibe eines Fahrzeugs oder anderen Verwendungen bei denen eine hohe Lichttransmission erwünscht ist. Als transparent im Sinne der Erfindung wird dann eine Scheibe verstanden, die eine Transmission im sichtbaren Spektralbereich von größer als 70 % aufweist. Für Fahrzeugantennenscheiben, die nicht im verkehrsrelevanten Sichtfeld des Fahrers liegen, beispielsweise für Dachscheiben, kann die Transmission aber auch viel geringer sein, beispielsweise größer als oder gleich 5 %.
Die Dicke von (Einzel-)Scheibe, Innenscheibe und/oder Außenscheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken von 1 ,0 mm bis 25 mm verwendet, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm für Fahrzeugglas. Die Größe der (Einzel-)Scheibe, der Innenscheibe und/oder der Außenscheibe kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Die (Einzel-)Scheibe, die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe weisen beispielsweise im Fahrzeugbau übliche Flächen von 200 cm2 bis zu 3 m2 auf.
Die Scheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die dreidimensionale Form keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden kann. Bevorzugt sind die (Einzel-)Scheibe oder die Innenscheibe und die Außenscheibe plan oder leicht oder stark in einer Richtung oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen. Insbesondere werden plane Scheiben verwendet. Die Scheiben können farblos oder gefärbt sein.
Die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe werden durch mindestens eine
Zwischenschicht miteinander verbunden. Die Zwischenschicht ist bevorzugt transparent. Die Zwischenschicht enthält vorzugsweise mindestens einen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder
Polyethylenterephthalat (PET). Die Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharze, Acrylate, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder Copolymere oder Gemische davon enthalten. Die Zwischenschicht kann durch eine oder auch mehrere übereinander oder nebeneinander angeordnete Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke einer Folie bevorzugt von 0,025 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Die Zwischenschichten können bevorzugt thermoplastisch sein und nach der Lamination die Innenscheibe und die Außenscheibe und eventuelle weitere Zwischenschichten miteinander verkleben.
Das Laminieren, also das Verbinden von Innenscheibe und Außenscheibe über die Zwischenschicht, erfolgt bevorzugt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden, beispielsweise sogenannte Autoklavverfahren, Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren oder Vakuumlaminatoren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist der erste Empfänger so eingerichtet, dass ein erstes Signal empfangen werden kann, das von außen auf die außenseitige Oberfläche (I) der Scheibe eintrifft, der erste Sender ist so eingerichtet, dass ein viertes Signal von der Scheibe nach außen gesendet werden kann, der zweite Empfänger ist so eingerichtet, dass ein drittes Signal empfangen werden kann, das von innen auf die innenseitige Oberfläche (I) der Scheibe eintrifft und der zweite Sender ist so eingerichtet, dass ein zweites Signal von der Scheibe nach innen gesendet werden kann. Nach innen bedeutet hier in den Fahrzeuginnenraum, das heißt von der Scheibe in Richtung der Oberflächennormalen der innenseitigen Oberfläche (IV). Nach außen bedeutet hier in die Umgebung des Fahrzeugs und insbesondere von der Scheibe in Richtung der Oberflächennormalen der außenseitigen Oberfläche (I) der Scheibe. Damit ist es möglich, eine Kommunikation zwischen einer Sende- und Empfangseinheit in der Umgebung wie einem Mautstellensender und -Empfänger und einer Sende- und Empfangseinheit im Fahrzeuginneren wie einem Mobilfunkgerät zu bewerkstelligen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe angeordnet.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe der Scheibe angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch der erste
Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender besonders gut vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Beschädigung und Manipulation geschützt sind.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger und der erste Sender zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe der Scheibe angeordnet und der zweite Empfänger und der zweite Sender sind auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist der Signalwandler auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe angeordnet. In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist der Signalwandler zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch der Signalwandler besonders gut vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Beschädigung und Manipulation geschützt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist die Scheibe eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind der zweite Empfänger und der zweite Sender im Bereich der Unterkante der Scheibe angeordnet. Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen dem zweitem Empfänger und/oder dem zweiten Sender und der Unterkante der Scheibe kleiner oder gleich 30 cm. Dies ist besonders vorteilhaft bei Verwendung eines NFC-Signals zur Kommunikation zwischen Mobilfunkgerät und zweitem Empfänger beziehungsweise zweitem Sender, da ein NFC-Signal nur eine geringe Reichweite aufweist und das Mobilfunkgerät in einfacher Weise auf dem Armaturenbrett angeordnet werden kann. Somit ist das Mobilfunkgerät in Reichweite des zweiten Empfängers und des zweiten Senders und gleichzeitig für den Fahrzeugführer oder die Fahrzeuginsassen bequem erreichbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe einen Freigabeschalter auf. Der Freigabeschalter kann ein Schalter oder Taster, bevorzugt ein kapazitiver Tastsensor, sein. Der Freigabeschalter ist bevorzugt mit der Elektronik des Signalwandlers verbunden, so dass der Schaltzustand des Freigabeschalters über das zweite Signal an das Mobilfunkgerät übermittelt werden kann.
In einem bevorzugten Ausgestaltungsbeispiel ist der Freigabeschalter an oder in der erfindungsgemäßen Scheibe angeordnet.
In einem alternativen bevorzugten Ausgestaltungsbeispiel ist der Freigabeschalter außerhalb der Scheibe angeordnet und beispielsweise auf oder am Armaturenbrett.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausgestaltung ist der Freigabeschalter mindestens eine Taste oder zumindest ein Abschnitt eines berührungssensitiven Displays des Mobilfunkgeräts. Dies ist besonders vorteilhaft, da dazu keine weiteren technischen Vorrichtungen benötigt werden und auch kein gesondertes Signal zum Mobilfunkgerät gesendet werden muss, da der Schaltzustand des Freigabeschalters unmittelbar im Mobilfunkgerät bestimmt und ausgewertet werden kann.
Wie bereits erwähnt, können der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter im Falle einer Verbundscheibe innerhalb der Scheibe angeordnet werden. Besteht die Scheibe aus Innenscheibe, mindestens einer Zwischenschicht und Außenscheibe, so können der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter entweder zwischen der Innenscheibe und der Zwischenschicht, zwischen der Zwischenschicht und der Außenscheibe oder zwischen zwei oder mehreren Zwischenschichten angeordnet und einlaminiert sein.
Die erfindungsmäßen ersten und zweiten Sender und Empfänger können passive und aktive elektrische Komponenten enthalten oder aus einfachen Antennenstrukturen bestehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleitungen und/oder der Freigabeschalter eine gedruckte und eingebrannte elektrisch leitfähigen Paste, bevorzugt eine silberhaltige Siebdruckpaste. Es versteht sich, dass der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleitung und/oder der Freigabeschalter auch aus der gedruckten und eingebrannten elektrisch leitfähigen Paste bestehen können. Die gedruckte und eingebrannte elektrisch leitfähige Paste hat vorteilhafterweise eine Dicke von 3 μηι bis 20 μηι und einen Flächenwiderstand von 0,001 Ohm/Quadrat bis 0,03 Ohm/Quadrat, bevorzugt von
0,002 Ohm/Quadrat bis 0,018 Ohm/Quadrat. Derartige elektrisch leitfähige Strukturen sind im industriellen Fertigungsprozess leicht zu integrieren und kostengünstig herzustellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter eine elektrisch leitfähigen Folie, bevorzugt einer Metallfolie und insbesondere einer Kupfer-, Silber-, Gold- oder Aluminiumfolie, oder besteht daraus. Es versteht sich, dass derartige Folien auch auf Trägerfolien, beispielsweise polymeren Trägerfolien wie Polyimid oder Polyethylenterephthalat (PET), angeordnet sein können. Derartige erste Empfänger, erste Sender, zweite Empfänger, zweite Sender, die Signalleiter und/oder Freigabeschalter auf Trägerfolien sind besonders vorteilhaft, da sie aus einer Einheit hergestellt werden können und während der Fertigung bequem und positionsgenau in die spätere Fahrzeugantennenscheibe eingelegt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter eine elektrisch leitfähige Struktur, die aus einer elektrisch leitfähigen Schicht durch einen beschichtungsfreien Trennbereich, insbesondere eine beschichtungsfreie Trennlinie, von der umgebenden Schicht elektrisch isoliert ist. Es versteht sich, dass der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter auch aus einer derartigen mit Trennbereichen versehenen, elektrisch leitfähigen Schicht bestehen kann.
Derartige erste Empfänger, erste Sender, zweite Empfänger, zweite Sender, Signalleiter und/oder Freigabeschalter sind besonders vorteilhaft wenn bereits elektrisch leitfähige Schichten in der Scheibe angeordnet sind, wie es beispielsweise bei elektrisch beheizbaren Scheiben und Scheiben mit integriertem Filter für Sonneneinstrahlung üblich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe, beträgt die Breite der Trennlinien von 30 μηι bis 200 μηι und bevorzugt von 70 μηι bis 140 μηι. Derartig dünne Trennlinien erlauben eine sichere und ausreichend hohe elektrische Isolierung und stören gleichzeitig die Durchsicht durch die Fahrzeugantennenscheibe nicht oder nur geringfügig.
Erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Schichten sind beispielsweise aus
DE 20 2008 017 61 1 U1 , EP 0 847 965 B1 oder WO2012/052315 A1 bekannt. Sie enthalten typischerweise eine oder mehrere, beispielsweise zwei, drei oder vier elektrisch leitfähige, funktionelle Schichten. Die funktionellen Schichten enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Nickel und oder Chrom, oder eine Metallegierung. Die funktionellen Schichten können aus dem Metall oder der Metallegierung bestehen. Die funktionellen Schichten enthalten besonders bevorzugt Silber oder eine silberhaltige Legierung. Solche funktionelle Schichten weisen eine besonders vorteilhafte elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitiger hoher Transmission im sichtbaren Spektralbereich auf. Die Dicke einer funktionellen Schicht beträgt bevorzugt von 5 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 8 nm bis 25 nm. In diesem Bereich für die Dicke der funktionellen Schicht wird eine vorteilhaft hohe Transmission im sichtbaren Spektralbereich und eine besonders vorteilhafte elektrische Leitfähigkeit erreicht. Typischerweise ist jeweils zwischen zwei benachbarten funktionellen Schichten zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet. Dieser Schichtaufbau wird im Allgemeinen durch eine Folge von Abscheidevorgängen erhalten, die durch ein Vakuumverfahren wie die magnetfeldgestützte Kathodenzerstäubung durchgeführt werden.
Weitere geeignete elektrisch leitfähige Schichten enthalten bevorzugt Indium-Zinnoxid (ITO), fluordotiertes Zinnoxid (Sn02:F) oder aluminiumdotiertes Zinkoxid (ZnO:AI).
Die elektrisch leitfähige Schicht kann prinzipiell jede Beschichtung sein, die elektrisch kontaktiert werden kann. Soll die erfindungsgemäße Scheibe die Durchsicht ermöglichen, wie es beispielsweise bei Scheiben im Fensterbereich der Fall ist, so ist die elektrisch leitfähige Schicht bevorzugt transparent. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektrisch leitfähige Schicht eine Schicht oder ein Schichtaufbau mehrerer Einzelschichten mit einer Gesamtdicke von kleiner oder gleich 2 μηι, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1 μηι.
Eine vorteilhafte erfindungsgemäße transparente elektrisch leitfähige Schicht weist einen Flächenwiderstand von 0,4 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat auf. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Schicht einen Flächenwiderstand von 0,5 Ohm/Quadrat bis 20 Ohm/Quadrat auf. Be- schichtungen mit derartigen Flächenwiderständen eignen sich besonders zur Beheizung von Fahrzeugscheiben bei typischen Bordspannungen von 12 V bis 48 Volt oder bei Elektrofahrzeugen mit typischen Bordspannungen von bis zu 500 V. Allerdings können derartige elektrisch leitfähige Schichten auch ohne elektrische Beschaltung und beispielsweise aufgrund ihrer infrarot-absorbierenden oder -reflektierenden Eigenschaften verwendet werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Mautbezahlsystem, welches zumindest umfasst: eine erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe,
einen Mautstellensender, der ein erstes Signal an den ersten Empfänger der Fahrzeugantennenscheibe sendet,
einen Mautstellenempfänger, der ein von dem ersten Sender der
Fahrzeugantennenscheibe gesendetes viertes Signals empfängt und
ein Mobilfunkgerät, das ein von dem zweiten Sender der
Fahrzeugantennenscheibe gesendetes zweites Signal empfängt und ein drittes Signal an den zweiten Empfänger der Fahrzeugantennenscheibe sendet,
wobei das Mobilfunkgerät als drittes Signal ein„bezahlf'-Signal an den zweiten Empfänger sendet, wenn ein Bezahlvorgang durchgeführt, das heißt freigegeben, wurde.
Mautstellenempfänger und Mautstellensender sind beispielsweise Bestandteile eines Mautsystems und bilden eine Mautbake.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mautbezahlsystems ist ein Freigabeschalter mit dem Signalwandler elektrisch leitend verbunden. Bei Betätigung des Freigabeschalters wird ein„Freigabe"-Signal als zweites Signal von dem zweiten Sender ausgesendet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines
Mautbezahlsystems, wobei:
a) ein erstes Signal von einem Mautstellensender ausgesendet wird,
b) das erste Signal von einem ersten Empfänger einer Fahrzeugantennenscheibe empfangen und an einen Signalwandler geleitet wird,
c) das erste Signal durch den Signalwandler in ein zweites Signal gewandelt wird und an einen zweiten Sender geleitet wird,
d) das zweite Signal von dem zweiten Sender ausgesendet wird und von einem Mobilfunkgerät empfangen wird,
e) durch ein Datenverarbeitungsprogramm im Mobilfunkgerät ein Bezahlvorgang durchgeführt wird und bei erfolgreichem Abschluss des Bezahlvorgangs ein„bezahlf'- Signal als drittes Signal vom Mobilfunkgerät gesendet wird,
f) das dritte Signal von einem zweiten Empfänger empfangen wird und an den Signalwandler weitergeleitet wird, g) das dritte Signal durch den Signalwandler in ein viertes Signal gewandelt wird und an einen ersten Sender weitergeleitet wird,
h) das vierte Signal von dem ersten Sender ausgesendet wird, und
i) das vierte Signal von einem Mautstellenempfänger empfangen wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem weiteren Schritt j) geprüft, ob das vierte Signal ein„bezahlf'-Signal ist und nur, falls das vierte Signal ein„bezahlf'-Signal ist, die Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt e) geprüft wird, ob innerhalb einer Zeitdauer t von kleiner oder gleich 300 s, bevorzugt kleiner oder gleich 30 s vor dem Empfang des zweiten Signals ein
Freigabeschalter betätigt wurde, und nur wenn der Freigabeschalter betätigt wurde, ein Bezahlvorgang durchgeführt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Datenverarbeitungsprogramm auf dem Mobilfunkgerät, mit dem die Abrechnung des Bezahlvorgangs in einem Mautbezahlsystem durchgeführt wird. Das Datenverarbeitungsprogramm ist auf dem Mobilfunkgerät installiert und wird dort ausgeführt.
Zunächst wird das am Mobilfunkgerät empfangene zweite Signal ausgewertet. Handelt es sich beim zweiten Signal um die Identifikationscodierung eines dem Datenverarbeitungsprogramm bekannten Mautstellensystems, wird ein Bezahlvorgang abgewickelt. Der Bezahlvorgang kann beispielsweise über die Abrechnung des Mobilfunktarifs (Prepaid oder Postpaid) erfolgen.
Wurde der Bezahlvorgang erfolgreich abgeschlossen, wird ein drittes Signal mit einer „bezahlf'-Codierung vom Mobilfunkgerät ausgesendet, welches vom zweiten
Empfänger empfangen werden kann.
Wird der Bezahlvorgang nicht erfolgreich abgeschlossen, wird entweder kein drittes Signal ausgesendet oder ein drittes Signal mit einer„nicht-bezahlf-Codierung ausgesendet. In vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsprogramms, wird mit dem dritten Signal eine Identifikationscodierung vom Mobilfunkgerät an den zweiten Empfänger gesendet, die das Mobilfunkgerät (und damit den Benutzer des Fahrzeugs) für das Mautstellensystem identifizierbar macht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsprogramms wird vor oder während des Bezahlvorgangs geprüft ob ein Freigabeschalter betätigt wurde. Dies kann durch eine„Freigabe"-Codierung des zweiten Signals erfolgen, beispielsweise wenn der Freigabeschalter mit dem
Signalwandler elektrisch leitend verbunden ist. Alternativ kann die Freigabe durch Abfrage der Tasten oder des Displays des Mobilfunkgeräts erfolgen, wobei diese Information vom Datenverarbeitungsprogramm abgefragt wird. In diesem Falle sind die Tasten oder das Display des Mobilfunkgeräts der Freigabeschalter. Diese
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsprogramms hat den besonders Vorteil, dass der Bezahlvorgang zusätzlich durch die Betätigung des Freigabeschalters legitimiert wird und so der Bezahlvorgang vor Missbrauch und Manipulation abgesichert ist.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Bezahlvorgang nur ausgelöst wird, wenn die Betätigung des Freigabeschalters in zeitlichem Zusammenhang mit dem Eintreffen eines Signals des Mautstellensenders in Verbindung steht. So kann der Freigabeschalter beispielsweise bei Antritt der Fahrt betätigt und so an allen zu erwartenden Mautstellen zur Bezahlung freigegeben werden.
Alternativ kann der Freigabeschalter kurz vor dem Eintritt des Fahrzeugs in den Sendebereich des Mautstellensenders betätigt werden, beispielsweise innerhalb eines Zeitraums von kleiner oder gleich 300 s, bevorzugt kleiner oder gleich 30 s vor dem Empfang des zweiten Signals im Mobilfunkgerät. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der Bezahlvorgang zusätzlich vor Missbrauch und Manipulation geschützt wird.
In einer weiteren Alternative wird nach dem Empfang eines zweiten Signals durch das Mobilfunkgerät, der Bediener aufgefordert, den Freigabeschalter zu betätigen und den Bezahlvorgang zu legitimieren. Dies hat ebenfalls den besonderen Vorteil, dass der Bezahlvorgang zusätzlich vor Missbrauch und Manipulation geschützt wird. Es versteht sich, dass die hier beschriebene erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe beziehungsweise das hier beschriebene erfindungsgemäße Mautbezahlsystem weitere Empfänger und Sender aufweisen können, beispielsweise für ein GNSS (globalen Navigationssatellitensystem)-basiertes Mautbezahlsystem.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande oder zu Wasser, insbesondere in Zügen, Schiffen und Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und / oder Dachscheibe.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.
eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe,
eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' nach Figur 1 A, eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe,
eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' nach Figur 2B, und
ein detailliertes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Mautbezahlsystems.
Figur 1 A zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausgestaltung einer
erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe 100. Figur 1 B zeigt eine
Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' der erfindungsgemäßen
Fahrzeugantennenscheibe 100 aus Figur 1 A. Die Fahrzeugantennenscheibe 100 umfasst hier beispielsweise eine Scheibe 1 , die als Verbundscheibe aus einer
Innenscheibe und einer Außenscheibe ausgebildet ist, wobei die Innenscheibe und die Außenscheibe über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Fahrzeugantennenscheibe 100 ist beispielsweise die Windschutzscheibe eines Personenkraft- wagens. Die Abmessungen der Fahrzeugantennenscheibe 100 betragen beispielsweise 0,9 m x 1 ,5 m.
Die Draufsicht in Figur 1 A ist auf die außenseitige Oberfläche (I) der Scheibe 1 gerichtet, das heißt auf die außenseitige Oberfläche (I) der Außenscheibe, von außerhalb des Fahrzeugs aus betrachtet. Innenscheibe und Außenscheibe bestehen beispielsweise aus Natron-Kalkglas. Die Dicke der Innenscheibe beträgt beispielsweise 1 ,6 mm und die Dicke der Außenscheibe beträgt 2,1 mm. Es versteht sich, dass Innenscheibe und Außenscheibe auch gleich dick ausgebildet sein können. Die Zwischenschicht ist eine thermoplastische Zwischenschicht und besteht beispielsweise aus Polyvinylbutyral (PVB) mit einer Dicke von 0,76 mm.
Figur 1 B zeigt des Weiteren ein Mautbezahlsystem 300, welches die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe 100 umfasst. Das Mautbezahlsystem 300 umfasst weiterhin einen Mautstellenempfänger 30 und einen Mautstellensender 31 . Es versteht sich, dass der Mautstellenempfänger 30 und der Mautstellensender 31 auch in einem Gerät mit einer gemeinsamen Sende- und Empfangsantenne ausgebildet sein können. Der Mautstellenempfänger 30 und der Mautstellensender 31 sind beispielsweise an einer Mautbake über einer Fahrbahn montiert, wobei die Empfangs- und Abstrahlcharakteristik von Mautstellenempfänger 30 und Mautstellensender 31 derart ausgerichtet ist, dass eine Funkkommunikation mit Fahrzeugen auf der Fahrbahn möglich ist. Der Mautstellensender 31 ist dazu eingerichtet, das erste Signal S1 auszusenden. Das erste Signal S1 enthält beispielsweise die Codierung einer Mautstelle. Der Mautstellenempfänger 30 ist dazu eingerichtet, das vierte Signal S4 zu empfangen. Mautstellenempfänger 30 und Mautstellensender 31 sind Teile eines Mauterfassungssystem und mit einer geeigneten Datenverarbeitungsanlage und einer Durchlasskontrollanlage, beispielsweise einer Schranke gekoppelt (hier nicht dargestellt).
Die Fahrzeugantennenscheibe 100 weist in einem oberen Bereich einen ersten Empfänger 10 und einen ersten Sender 1 1 auf. In diesem Beispiel sind der erste Empfänger 10 und der erste Sender 1 1 als ein Gerät mit einer gemeinsamen Antenne ausgebildet. Der erste Empfänger 10 ist dazu eingerichtet, ein erstes Signal S1 von einem Mautstellensender 31 zu empfangen; der erste Sender 1 1 ist dazu eingerichtet, ein viertes Signal S4 an einen Mautstellensender 31 zu senden. Das erste Signal S1 und das vierte Signal S4 sind kurzreichweitige Funksignale und in diesem Beispiel ein DSRC-Signal, beispielsweise nach dem μWave-Standard gemäß EN 12253 mit einer Trägerfrequenz von 5,8 GHz.
Die Fahrzeugantennenscheibe 100 weist in einem unteren Bereich einen zweiten Empfänger 20 und einen zweiten Sender 21 auf. In diesem Beispiel sind der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 als ein Gerät mit einer gemeinsamen Antenne ausgebildet. Der erste Empfänger 20 ist dazu eingerichtet, ein drittes Signal S3 von einem Mobilfunkgerät 6 zu empfangen; der zweite Sender 21 ist dazu eingerichtet, ein zweites Signal S2 an ein Mobilfunkgerät 6 zu senden. Das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3 sind kurzreichweitige Funksignale und in diesem Beispiel ein NFC- Signal, beispielsweise mit einer Trägerfrequenz von 13,56 MHz. Der zweite Empfänger 20 und der zweite Empfänger 21 sind beispielsweise mit einem maximalen Abstand von 25 cm von der Unterkante U der Fahrzeugantennenscheibe 100 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Mobilfunkgerät 6 in einfacher Weise an oder auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet sein kann und sich damit innerhalb der nur geringen Reichweite des NFC-Signals befindet.
In diesem Beispiel verfügt das Mobilfunkgerät 6 über eine Sende- und Empfangseinheit für ein NFC-Signal. Es versteht sich, dass das Mobilfunkgerät 6 auch über andere Frequenzbereiche und Übertragungsstandards mit der Fahrzeugantennenscheibe 100 kommunizieren kann, beispielsweise über WLAN oder Bluetooth. Eine Kommunikation über NFC ist besonders vorteilhaft, da wegen der kurzen Reichweite des NFC-Signals eine Manipulation der Kommunikation zwischen Mobilfunkgerät 6 und Fahrzeugantennenscheibe 100 weitestgehend ausgeschlossen werden kann und so der Bezahlvorgang sicher und vor Missbrauch geschützt durchgeführt werden kann.
Der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 sind über einen oder mehrere Signalleiter 8 mit einem Signalwandler 5 elektrisch leitend verbunden. Der Signalwandler 5 ist mit einer Spannungsversorgung 9 elektrisch leitend verbunden. Der Signalwandler 5 wandelt das erste Signal S1 (hier ein DSRC-Signal mit einer Frequenz von 5,8 GHz) in ein zweites Signal S2 (hier ein NFC- Signal mit einer Frequenz von 13,56 MHz). Des Weiteren wandelt der Signalwandler 5 ein drittes Signal S3 (hier ein NFC-Signal mit einer Frequenz von 13,56 MHz) in ein viertes Signal S4 (hier ein DSRC-Signal mit einer Frequenz von 5,8 GHz). Der Signalwandler 5 ermöglicht somit die Kommunikation zwischen dem Mautstellensystem des Mautstellenbetreibers und dem Mobilfunkgeräts 6 des Fahrzeugnutzers.
Im dargestellten Beispiel nach den Figuren 1 A und 1 B sind der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 jeweils in das Innere der Scheibe 1 einlaminiert, das heißt zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe angeordnet. Der Signalwandler 5 ist beispielsweise auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe 1 angeordnet und beispielsweise durch eine Kameraabdeckung, eine Abdeckung eines Kommunikationsfensters oder eines Rückspiegels verdeckt. Die Signalleiter 8, die die Empfänger 10,20 mit den Sender 1 1 ,21 elektrisch leitend verbinden, sind beispielsweise Mikrostreifenleiter aus jeweils zwei Kupferflachleitern. Es versteht sich, dass der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und/ oder der zweite Sender 21 auch auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe 1 angeordnet sein können. Der Signalwandler 5 kann bei geeigneter flacher Bauweise auch innerhalb der Scheibe 1 einlaminiert sein.
Figur 2A zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe 100 und Figur 2B eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' nach Figur 2A. Die Figuren 2A und 2B entsprechen in Form und Material im Wesentlichen den Figuren 1 A und 1 B, so dass im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird
Im hier dargestellten Ausgestaltungsbeispiel sind sowohl der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 sowie der Signalwandler 5 gemeinsam in einer Baueinheit im unteren Bereich der Scheibe 1 auf der innenseitigen Oberfläche IV der Scheibe 1 angeordnet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Signalleiter 8, die Empfänger 10,20, Sender 1 1 ,21 und Signalwandler 5 miteinander verbinden, kurz gehalten werden können oder sogar entfallen können.
Des Weiteren weist die Scheibe 1 einen Freigabeschalter 7 auf. In diesem Beispiel ist der Freigabeschalter 7 ein kapazitiver Tastsensor, der in die Scheibe 1 integriert ist. Der kapazitive Tastsensor umfasst beispielsweise eine Leiterschleife, die zwischen Innenscheibe und Außenscheibe oder auf der innenseitigen Oberfläche III der Scheibe 1 eingelegt, aufgeklebt oder aufgedruckt ist. Der kapazitive Tastsensor kann auch ein Bereich einer elektrisch leitfähigen Beschichtung der Scheibe 1 sein, der durch beispielsweise Laserablation von der umgebenden elektrisch leitfähigen Beschichtung elektrisch isoliert wurde. Der Freigabeschalter 7 ist mit dem Signalwandler 5 elektrisch leitend verbunden. Die Elektronik des Signalwandlers 5 ist in diesem Beispiel derart ausgebildet, dass ein Schaltsignal des Freigabeschalters 7 in ein zweites Signal S2, beispielsweise mit einer„Freigabe"-Codierung gewandelt wird und an das
Mobilfunkgerät 6 gesendet wird. Im Mobilfunkgerät 6 kann dann mit Hilfe der
Information, ob der Freigabeschalter 7 geschaltet wurde (das heißt durch den Eingang der ,,Freigabe"-Codierung) oder nicht, ein Bezahlvorgang ausgelöst werden oder nicht.
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Mautsystems 300.
In einem Schritt a) wird ein erstes Signal S1 von dem Mautstellensender 31 einer Mautbake ausgesendet. Typischerweise senden Mautstellensender 31 periodische Signale, sogenannte„beacons" aus, die geeigneten Empfängern das Vorhandensein des Senders mitteilen. Das erste Signal S1 kann beispielsweise eine Codierung enthalten, mit der die Mautstelle eindeutig identifiziert werden kann.
In einem Schritt b) wird das erste Signal S1 von dem ersten Empfänger 10 der Fahrzeugantennenscheibe 100 empfangen und an einen Signalwandler 5 geleitet, beispielsweise über einen Signalleiter 8. Gelangt also ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe 100 in den Sendebereich des
Mautstellensenders 31 , so kann der erste Empfänger 10 das von dem
Mautstellensender 31 ausgesandte erste Signal S1 empfangen. Das erste Signal S1 wird dann über einen Signalleiter 8 dem Signalwandler 5 zugeführt.
In einem Schritt c) wird das erste Signal S1 durch den Signalwandler 5 in ein zweites Signal S2 gewandelt und an einen zweiten Sender 21 geleitet. Durch den Signalwandler 5 ist eine Kommunikation zwischen der Mautstelle und dem Mobilfunkgerät 6 möglich, obwohl unterschiedliche Frequenzbereich, Kommunikationsstandards und Reichweiten der Funksignale miteinander kombiniert werden. Das zweite Signal S2 enthält beispielsweise die Codierung des ersten Signals S1 , benützt aber eine andere Trägerfrequenz. In einem Schritt d) wird das zweite Signal S2 von dem zweiten Sender 21 ausgesendet und von einem Mobilfunkgerät 6, beispielsweise einem Smartphone, empfangen. Das Mobilfunkgerät 6 verfügt über eine geeignete Empfangseinheit für den Frequenzbereich und den Kommunikationsstandard des zweiten Signals S2 und beispielsweise über eine NFC-Schnittstelle. Des Weiteren verfügt das Mobilfunkgerät 6 über ein geeignetes Datenverarbeitungsprogramm, beispielsweise in Form einer Anwendungssoftware (Application Program, Kurzform:„Appe¬ ln einem Schritt e) wird durch ein Datenverarbeitungsprogramm im Mobilfunkgerät 6 ein Bezahlvorgang durchgeführt und bei erfolgreichem Abschluss des Bezahlvorgangs ein„bezahlf'-Signal als drittes Signal S3 vom Mobilfunkgerät 6 an einen zweiten Empfänger 20 gesendet. Das„bezahlf'-Signal ist beispielsweise eine Codierung, die eine Identifikation des Mobilfunkgeräts 6 und/oder den positiven Abschluss des Bezahlvorgangs enthält.
In einem Schritt f) wird das dritte Signal S3 von einem zweiten Empfänger 20 empfangen und an den Signalwandler 5 weitergeleitet.
In einem Schritt g) wird das dritte Signal S3 durch den Signalwandler 5 in ein viertes Signal S4 gewandelt und an einen ersten Sender 1 1 weitergeleitet. Das vierte Signal S4 enthält beispielsweise die Codierung des dritten Signals S3, benützt aber eine andere Trägerfrequenz.
In einem Schritt h) wird das vierte Signal S4 von dem ersten Sender 1 1 ausgesendet.
In einem Schritt i) wird das vierte Signal S4 von dem Mautstellenempfänger 30 empfangen. Das empfangene Signal S4 wird anschließend vom Mautstellenempfänger 30 einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt, die das vierte Signal S4 auswertet. Enthält das vierte Signal S4 eine Codierung für einen erfolgreichen Bezahlvorgang („bezahlf'-Signal), so wird eine Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht. Dies bedeutet, dass die Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht wird, beispielsweise durch Anheben einer Schranke oder Beseitigen einer anderen geeigneten Barriere.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird im Schritt e) geprüft, ob zuvor der
Freigabeschalter 7 betätigt wurde, bevorzugt ob innerhalb einer Zeitdauer t von kleiner oder gleich 300 s, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 30 s, vor Durchführung des Schritts e), wenn der Freigabeschalter 7 betätigt wurde. Nur wenn der Freigabeschalter 7 betätigt wurde, wird ein Bezahlvorgang durchgeführt und bei erfolgtem Bezahlvorgang ein„bezahlf'-Signal als drittes Signal S3 gesendet.
Bezugszeichenliste
1 Scheibe
5 Signalwandler
6 Mobilfunkgerät
7 Freigabeschalter
8 Signalleiter
9 Spannungsversorgung
10 erster Empfänger
1 1 erster Sender
20 zweiter Empfänger
21 zweiter Sender
30 Mautstellenempfänger
31 Mautstellensender
100 Fahrzeugantennenscheibe
300 Mautbezahlsystem
A-A' Schnittlinie
S1 erste Signal
S2 zweites Signal
S3 drittes Signal
S4 viertes Signal
U Unterkante
I außenseitige Oberfläche der Scheibe 1
IV innenseitigen Oberfläche der Scheibe 1

Claims

Patentansprüche
1 . Fahrzeugantennenscheibe (100) für ein Mautbezahlsystem (300), umfassend:
- eine Scheibe (1 ),
- einen ersten Empfänger (10) zum Empfang eines ersten Signals (S1 ) von einem Mautstellensender (31 ),
- einen Signalwandler (5) zum Umwandeln des ersten Signals (S1 ) in ein zweites Signal (S2) und zum Umwandeln eines dritten Signals (S3) in ein viertes Signal (S4),
- einen zweiten Sender (21 ) zum Senden des zweiten Signals (S2) an ein Mobilfunkgerät (6),
- einen zweiten Empfänger (20) zum Empfang des dritten Signals (S3) von dem Mobilfunkgerät (6),
- einen ersten Sender (1 1 ) zum Senden des vierten Signals (S4) an einen Mautstellenempfänger (30)
wobei die Empfänger (10,20) und die Sender (1 1 ,21 ) zum Empfangen und Senden kurzreichweitiger Funksignale (S1 -S4) ausgebildet sind.
2. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach Anspruch 1 , wobei der erste Empfänger (10) und der erste Sender (1 1 ) für das Empfangen und das Senden von Signalen (S1 ,S4) im DSRC (Dedicated Short Range Communication)-Bereich, bevorzugt μ^ΝΆ- ve-DSRC gemäß EN 12253 spezifiziert für 5,8 GHz oder EN 302 571 spezifiziert für 5,9 GHz, oder im WLAN(Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, besonders bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 p eingerichtet sind.
3. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der zweite Empfänger (10) und der zweite Sender (1 1 ) für das Empfangen und das Senden von Signalen (S2,S3) im NFC(Near Field Communication)-Bereich, bevorzugt gemäß ISO/IEC 13157, ISO/IEC 16353, ISO/IEC 22536 oder ISO/IEC 28361 , im
WLAN(Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, oder im Bluetooth, bevorzugt gemäß IEEE 802.15.1 , eingerichtet sind.
4. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Signalwandler (5) mit dem ersten Empfänger (10), dem ersten Sender (1 1 ), dem zwei- ten Empfänger (20) und dem zweiten Sender (21 ) durch mindestens einen Signalleiter (8) elektrisch leitend verbunden ist.
5. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Scheibe (1 ) eine Verbundscheibe zur Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung ist, umfassend:
- eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenseitigen Oberfläche (IV),
- eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II),
- mindestens eine Zwischenschicht, die die innenseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe mit der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe verbindet.
6. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Empfänger (10) dazu eingerichtet ist, ein erstes Signal (S1 ) zu empfangen, das von außen auf die außenseitige Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) eintrifft, der erste Sender (1 1 ) dazu eingerichtet ist, ein viertes Signal (S4) von der Scheibe (1 ) nach außen zu senden, der zweite Empfänger (20) dazu eingerichtet ist, ein drittes Signal (S3) zu empfangen, das von innen auf die innenseitige Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) eintrifft, und der zweite Sender (21 ) dazu eingerichtet ist, ein zweites Signal (S2) von der Scheibe (1 ) nach innen zu senden.
7. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Empfänger (10), der erste Sender (1 1 ), der zweite Empfänger (20), der zweite Sender (21 ) und/oder der Signalwandler (5) zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe oder an der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe (1 ) angeordnet sind.
8. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Scheibe (1 ) eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs ist und der zweite Empfänger (20) und der zweite Sender (21 ) im Bereich der Unterkante der Scheibe (1 ), bevorzugt mit einem Abstand kleiner oder gleich 30 cm von der Unterkante U der Scheibe (1 ) angeordnet ist.
9. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 wobei der erste Empfänger (10), der erste Sender (1 1 ), der zweite Empfänger (20) und/oder der zweite Sender (21 ) aus
einer gedruckten und eingebrannten elektrisch leitfähigen Paste, bevorzugt eine silberhaltige Siebdruckpaste und/oder
einer elektrisch leitfähigen Folie, bevorzugt eine Metallfolie und insbesondere eine Kupfer-, Silber-, Gold- oder Aluminiumfolie und/oder
einer elektrisch leitfähigen Struktur, die aus einer elektrisch leitfähigen Schicht durch einen beschichtungsfreien Trennbereich, insbesondere eine beschichtungsfreie Trennlinie, von der umgebenden Schicht elektrisch isoliert ist, bestehen.
10. Mautbezahlsystem (300), umfassend:
eine Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
- einen Mautstellensender (31 ), der ein erstes Signal (S1 ) an einen ersten Empfänger (10) der Fahrzeugantennenscheibe (100) sendet,
- einen Mautstellenempfänger (30), der ein von einem ersten Sender (1 1 ) der Fahrzeugantennenscheibe (100) gesendetes viertes Signals (S4) empfängt und
- ein Mobilfunkgerät (6), das ein von einem zweiten Sender (21 ) der Fahrzeugantennenscheibe (100) gesendetes zweites Signal (S2) empfängt und ein drittes Signal (S3) an einen zweiten Empfänger (20) der Fahrzeugantennenscheibe (100) sendet, wobei das Mobilfunkgerät (6) als drittes Signal (S3) ein„bezahlf'-Signal an den zweiten Empfänger (20) sendet, wenn der Bezahlvorgang durchgeführt wurde.
1 1 . Mautbezahlsystem (300) nach Anspruch 10, wobei ein Freigabeschalter (7) mit dem Signalwandler (5) elektrisch leitend verbunden ist und bei Betätigung des Freigabeschalters (7) ein„Freigabe"-Signal als zweites Signal (S2) aussendet.
12. Verfahren zum Betreiben eines Mautbezahlsystem (300), wobei:
a) ein erstes Signal (S1 ) von einem Mautstellensender (31 ) ausgesendet wird, b) das erste Signal (S1 ) von einem ersten Empfänger (10) einer Fahrzeugantennenscheibe (100) empfangen und an einen Signalwandler (5) geleitet wird,
c) das erste Signal (S1 ) durch den Signalwandler (5) in ein zweites Signal (S2) gewandelt wird und an einen zweiten Sender (21 ) geleitet wird,
d) das zweite Signal (S2) von dem zweiten Sender (21 ) ausgesendet wird und von einem Mobilfunkgerät (6) empfangen wird, e) durch ein Datenverarbeitungsprogramm im Mobilfunkgerät (6) ein Bezahlvorgang durchgeführt wird und bei erfolgreichen Abschluss des Bezahlvorgang ein„bezahlf'- Signal als drittes Signal (S3) vom Mobilfunkgerät (6) gesendet wird,
f) das dritte Signal (S3) von einem zweiten Empfänger (20) empfangen wird und an den Signalwandler (5) weitergeleitet wird,
g) das dritte Signal (S3) durch den Signalwandler (5) in ein viertes Signal (S4) gewandelt wird und an einen ersten Sender (1 1 ) weitergeleitet wird,
h) das vierte Signal (S4) von dem ersten Sender (1 1 ) ausgesendet wird, i) das vierte Signal (S4) von einem Mautstellenempfänger (30) empfangen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei in einem weiteren Schritt j) geprüft wird, ob das vierte Signal (S4) ein„bezahlf'-Signal ist und falls das vierte Signal (S4) ein„bezahlf'-Signal ist, die Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei in Schritt e) geprüft wird, ob innerhalb einer Zeitdauer t von kleiner oder gleich 300 s, bevorzugt kleiner oder gleich 30 s ein Freigabeschalter (7) betätigt wurde, und nur wenn der Freigabeschalter (7) betätigt wurde, ein Bezahlvorgang durchgeführt wird.
15. Verwendung der Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einen der Ansprüche 1 bis 9 in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheiben und/oder Dachscheibe.
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