Verfahren und Einrichtung zur fahrzeuginternen elek ronischen Abrechnung der Nutzung gebührenpflichtiger Wegstrecken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fahrzeuginternen elektronischen Abrechnung der Nutzung gebührenpflichtiger Wegstrecken gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Eine Einrichtung, mit der ein solches Verfahren durchführbar ist, ist in der nicht vorveröffentlichten auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung DE-P 43 10 099.6 beschrieben. Diese Einrichtung ist Teil eines elektronischen Abrechnungs¬ systems und wird im jeweiligen Fahrzeug mitgeführt. Sie umfaßt eine Empfangseinrichtung, die fortlaufend von außen gesendete Daten zur Bestimmung der geographischen Fahrzeug¬ position empfängt (z.B. Satellitennavigation) und auswertet oder unmittelbar Positionsdaten empfängt (z.B. Funkpeilsystem) Wesentlicher Teil der Einrichtung ist eine Speichereinrich¬ tung, die vorgegebene geographische Positionen (Identifizie¬ rungspunkte) gespeichert hat, welche eine eindeutige Charak¬ terisierung der einzelnen gebührenpflichtigen Wegstrecken ermöglichen. Eine Recheneinrichtung vergleicht jeweils die aktuell ermittelten oder empfangenen Fahrzeugpositionsdaten mit den Positioπsdaten der Identifizierungspunkte und kann durch einen Entscheidungsalgorithmus eindeutig ermitteln, ob eine gebührenpflichtige Wegstrecke vom Fahrzeug benutzt wird. Wenn eine gebührenpflichtige S reckennutzung ermittelt wird, nimmt die Einrichtung auf einem Speichermedium (z.B. Chip-Karte als Wertguthabenkarte) eine entsprechende Verbu- chung vor, indem von einem in dem Speichermedium eingetra¬ genen Gebührenguthaben der jeweilige Streckentarif abgezogen wird.
Dieses System zur fahrzeuginternen Nutzungsabrechnung gewähr¬ leistet einen optimalen Datenschutz, da die Buchlingsvorgänge und die Erfassung der geographischen Fahrzeugposition nur im
Fahrzeug selbst stattfinden. Es erfolgt keine externe Erfas¬ sung und Registrierung der von einem Fahrzeug zurückgelegten gebührenpflichtigen Wegstrecken, da keine Informa ionen über die Fahrstrecken und die Nutzungskosten das Fahrzeug verlas¬ sen. Eine "maschinelle" Kontrolle darüber, wie, wann und wo das z.B. über einen Automaten gekaufte Gebührenguthaben vom Fahrer verwendet wird, findet nicht statt. Die völlige Ano¬ nymität in der Gebührenabrechnung dieses Systems birgt selbst verständlich die Gefahr eines Mißbrauchs in sich, der insbe¬ sondere darin bestehen könnte, daß Manipulationen an den im Fahrzeug mitgeführten Gerätekomponenten oder an der einge¬ setzten Software oder den Daten (z.B. aktuelles Gebühren¬ guthaben des Nutzers) vorgenommen werden, die einen ordnungs¬ gemäßen Betrieb der Einrichtung nur vortäuschen und in Wirk¬ lichkeit zu einem völligen Unterbleiben der Entrichtung oder zu einer unberechtigten Verminderung der fälligen Nutzungs¬ gebühren führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art und eine Einrichtung zu seiner Durchfüh¬ rung so zu gestalten, daß ein möglichst guter Schutz gegen derartige unautorisierte Manipulationen gegeben ist und er¬ möglicht wird, daß die Funktionstüchtigkeit des fahrzeugin¬ ternen Nutzungssystems und seiner Komponenten von außen über¬ prüft werden kann, ohne daß aktiv, d.h. im Sinne einer stich¬ probenartigen Verkehrskontrolle in den Verkehrsfluß einge¬ griffen werden muß.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß zur Kontrolle der Funktion des Verfahrens bzw. der Funk¬ tionstüchtigkeit der dazu erforderlichen Einrichtung bzw. ihrer Komponenten deren Betriebszustand diagnostiziert und einer autorisierten Kontrollinstanz auf Abfrage übermittelt wird.
Die weitere Ausbildung des Verfahrens geht aus den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 5 hervor.
Hinsichtlich der Einrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Die weitere Ausbildung der Einrichtung geht aus den Merkmalen der Unteransprüche 7 bis ^ • hervor.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in einer einzigen Figur schematisch dargestellt ist, nachfolgend näher erläutert.
Die Einrichtung zur fahrzeuginternen Abrechnung von beispiels¬ weise Autobahnbenutzungsgebühren ist im wesentlichen in einem einzigen geschlossenen Gehäuse 1 untergebracht. Kern der Ein¬ richtung ist eine Recheneinrichtung 2, die mit einer Speicher¬ einrichtung 6 und einer Kartenlese/Schreibeinrichtung 5 daten¬ technisch verbunden ist. Weiterhin ist an die Recheneinrich¬ tung 2 ein Empfänger 3 für den Empfang von Daten angeschlos¬ sen, die von einem Satellitennavigationssystem (z.B. GPS) gesendet werden und in der Recheneinrichtung 2 zur Ermittlung der aktuellen Fahrzeugposition herangezogen werden. In der Speichereinrichtung 6 sind neben geographischen Daten zur eindeutigen Identifizierung der gebührenpflichtigen Autobahn¬ teilstrecken auch die aktuell gültigen Streckentarife abge¬ legt. Sobald die Recheneinheit das Einfahren in eine neue gebührenpflichtige Teilstrecke festgestellt hat, wird die Er¬ mittlung der zugehörigen Benutzungsgebühr von der Rechenein¬ heit 2 vorgenommen und auf einem Display 7 für den Fahrer des Fahrzeugs lesbar angezeigt. Außerdem erfolgt über die Karten¬ lese/Schreibeinrichtung 5 eine entsprechende Verbuchung auf einer Wertspeicherkarte 8, die vorzugsweise als Smart-Karte ausgebildet ist und auf der das aktuelle Gebührenguthaben des Fahrers gespeichert ist. Nach Abbuchung der jeweiligen Nutzungsgebühr kann das noch verbleibende Wertguthaben dem Fahrer wiederum über das Display 7 angezeigt werden. Das Gehäuse 1, in dem fast alle benötigten Gerätekomponenten
untergebracht sind, ist (nicht dargestellt) durch eine elek¬ tronisch überwachte Verplombung gegen unbefugtes Öffnen ge¬ sichert. Eine Verletzung der Verplombung würde sofort von der Recheneinheit 2, die mit einer entsprechenden Zusatz funktion ausgestattet ist, erkannt werden und würde zu einer Speicherung der diesen Eingriff digagnostizierenden Daten zur Beweissi¬ cherung (z.B. Zeitpunkt und Fahlercode zur Kennzeichnung der Art der Manipulation) entweder auf der Speichereinrichtung 6 oder auf der Chip-Karte 8 führen. Zusätzlich wird das Ge¬ häuse 1 durch berührungslos arbeitende Abstandssensoren 9 auf ein unberechtigtes Öffnen überwacht. En sprechende Ein¬ griffe, die zu einer irgendwie gearteten Veränderungen der Gerätekonfiguration führen, würden wiederum sofort als Signal an die Recheneinrichtung 2 gemeldet. Darüber hinaus sind alle Gerätekomponenten mit einer geheimen Datenkennung versehen, die von der zentralen Recheneinrichtung 2 in kurzen Zeitab¬ ständen überprüft wird. Ein unberechtigter Komponentenaus¬ tausch würde sofort wiederum als Manipulation erkannt werden.
Um die Funktionstüchtigkeit der Einrichtung jederzeit von außerhalb des Fahrzeugs überprüfen zu können, ist eine Signal¬ einrichtung 4 mit der Recheneinrichtung verbunden. Diese Sig¬ naleinrichtung 4 ist hier eine HF-Sende/Empfangseinrichtung bzw. ein HF-Transponder , der auf eine entsprechende von außen kommende Abfrage signalisieren kann, ob ein ordnungsgemäßer Betriebszustand vorliegt oder nicht. Es kann aber auch vorge¬ sehen sein, daß ein entsprechendes Nicht-In-Ordnung-Signal fortlaufend, d.h. ohne besondere Abfrage abgegeben wird.
Mißbräuchliche Nutzer einer gebührenpflichtigen Wegstrecke werden unterschieden nach Nichtzahlern und Falschzahlern. Nichtzahler besitzen entweder keine Einbaueinheit oder eine defekte evtl. manipulierte Einbaueinheit oder keine gültige Wertkarte. Falschzahler gehören zur Kategorie derer, die sich
einer falschen Gebührenklasse zugeordnet haben, z.B. wenn ein LKW zum PKW-Tarif fährt.
Die Kontrolle der Funktionstüchtig eit des im Fahrzeug unter¬ gebrachten Nutzenabrechnungssystems erfolgt über die Auswer¬ tung der Zustände der einzelnen Komponenten über eine logische UND-Verknüpfung (z.B. "Anteπnensignal in Ordnung" UND "Chip- Karte in Ordnung" UND "Abbuchung in Ordnung"). Die Auswertung ergibt einen übergeordneten binären Zustand "System in Ord¬ nung/System nicht in Ordnung".
Die über die Signaleinrichtung 4 bzw. den HF-Transponder er¬ folgende Abfrage, die von einer externen Kontrolleinheit vor¬ genommen wird, die beispielsweise am Straßenrand oder auf einer Brücke befestigt sein kann, geschieht in der Weise, daß mittels des Transponders ein Selbstdiagnose-Signal z.B. mit der Fre¬ quenz von 5,8 GHz generiert wird und nach Empfang eines von der Kontrolleinheit ausgesandten Signals, das z.B. ebenfalls die Frequenz von 5,8 GHz hat, zurückgesendet wird. Dieses Selbstdiagnose-Signal kann in unterschiedlicher Form vorliegen.
1. Im Zustand "System in Ordnung" wird nach Abfrage ein codiertes HF-Signal ausgesandt, z.B. durch Modulation über ein festgelegtes Tastverhältnis.
Im Zustand "System nicht in Ordnung", also bei Ausfall von nur einer funktionsrelevanten Komponente, wird kein Signal ausgesandt.
2. Im Zustand "System in Ordnung" und auch im Zustand "System nicht in Ordnung" wird nach Abfrage ein codiertes HF-Signal ausgesendet. Die Codierung ergibt sich z.B. aus der Modulation über ein bestimmtes Tastverhältnis, welches aus den Betriebs- zuständen aller Systemkomponenten resultiert.
Ein System, welches nach externer Abfrage kein Signal aus¬ sendet (z.B. bei NichtVorhandensein einer Einbaueinheit zur Nutzenabrechnung) erhält automatisch den Status "System nicht in Ordnung", und der Verkehrsteilnehmer wird dann
als Nichtzahler eingestuft.
Zur Modulation des Selbstdiagnose-Signals können insbesondere folgende Eingangsgrößen herangezogen werden:
1. Bei Verwendung von Satellitendaten ist es zweckmäßig, die Anzahl der momentan empfangenen Satelliten als Modulations¬ grundlage zu nutzen.
2. Das Signal eines in der GPS-Antenne integrierten Sensors, der überprüft, ob die Antenne manipuliert ist, um einen Signalempfang zu verhindern (GPS=Global Positioning System)
3. Die Funktionsbereitschaft des Chip-Kartenlesers.
4. Det Kreditstatus der Chip-Karte.
5. Die Tarifklasse des Fahrzeugs (LKW oder PKW).
Die Modulation des Selbstdiagnose-Signals verhindert, daß Verkehrsteilnehmer die Funktionstüchtigkeit des in ihrem Fahr¬ zeug befindlichen Nutzenabrechnungssystems mit einem selbst¬ entwickelten Transpondersyste s vortäuschen können.
Es ist zweckmäßig, in dem mit einer Nutzenabrechnungsein¬ richtung ausgestatteten Fahrzeug zusätzlich einen optischen oder akustischen Signalgeber vorzusehen, der von der Rechen¬ einrichtung der Abrechnungseinrichtung im Fehlerfall aktiviert wird und dem Fahrer anzeigt, daß die implementierte Diagnose¬ routine einen fehlerhaften Betriebszustand entdeckt hat. Der Fahrer kann dann schon, bevor er in eine gebührenpflichtige Zone einfährt, reagieren, um den ordnungsgemäßen Betriebszu¬ stand wiederherzustellen oder wiederherstellen zu lassen (z.B. Aufsuchen einer Service-Werkstätte).