WO2000010133A2 - Abbuchungsgerät zur abrechnung von nutzungsgebühren - Google Patents

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WO2000010133A2
WO2000010133A2 PCT/DE1999/002502 DE9902502W WO0010133A2 WO 2000010133 A2 WO2000010133 A2 WO 2000010133A2 DE 9902502 W DE9902502 W DE 9902502W WO 0010133 A2 WO0010133 A2 WO 0010133A2
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WO
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debiting
memory
toll
mobile
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PCT/DE1999/002502
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Ronald Barker
Günther Weber
Bernd GRÜN
Andreas Widl
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Mannesmann Ag
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    • G06Q20/12—Payment architectures specially adapted for electronic shopping systems
    • G06Q20/127—Shopping or accessing services according to a time-limitation
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    • G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07F—COIN-FREED OR LIKE APPARATUS
    • G07F17/00—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services
    • G07F17/0014—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services for vending, access and use of specific services not covered anywhere else in G07F17/00

Definitions

  • the invention relates to a debiting device, which is arranged in a vehicle, for billing user fees that are payable for the use of toll routes in a route network.
  • a usage billing system is known from EP 0 691 013 B1, the content of which is included in the disclosure content of the present application, in which the billing of those due for the road use of a vehicle is known
  • a debiting device is used in the vehicle, which debits the charges on a memory module, which contains a credit, such as with a telephone card.
  • the memory module is designed, for example, as a chip card and can be charged in terms of its credit in a corresponding automatic machine against payment of an amount of money if required.
  • the debiting device has tariff data on the one hand and geographic data of the toll route network on the other hand.
  • the device is equipped with a receiver (GPS receiver) for receiving signals
  • Navigation satellite system which enables it to precisely determine the distances traveled by the vehicle on the toll roads and thus the usage fees due.
  • a debiting device was proposed in EP 0 701 722 B1, the content of which is included in the disclosure content of the present application, which, in addition to a GPS receiver, a computing device for identifying the toll routes used by the vehicle, and storage means for Booking of usage fees (chip card) has a device for self-monitoring for unauthorized manipulation of the individual device components.
  • the device also has an error memory for recording diagnostic data in the event of unauthorized manipulation and a signal device for transmitting a signal to detect the correctness of the operating state of the device.
  • an immediate lock with regard to the other device functions is triggered automatically, so that the device becomes unusable from this point in time.
  • DE 4427392 A1 discloses a toll device installed in a vehicle, which is equipped with a removable reading and writing device for smart cards. There is no evidence that there is a mutual relationship between the removable device unit and the device part remaining in the vehicle
  • Authentication takes place on the basis of a vehicle-specific certificate and a certificate of the mobile unit or could be advantageous.
  • diagnosis of unauthorized use refers to the use of toll routes, i.e. to driving on such routes without sufficient credit for the user fee, but not to one unauthorized use of the toll device itself.
  • the specification of a PIN is only mentioned in connection with the top-up of the credit card by radio.
  • CH 687 352 A5 describes a toll device with GPS function, in which a device unit referred to as a data switching unit is designed to be mobile, that is to say from the
  • Vehicle is removable.
  • an identity code of the data switching unit is compared with the identity of the vehicle, so that the affiliation of the data switching unit to one or more vehicles can be electronically monitored, in particular to ensure that the use of the data acquisition device is always correct
  • US 5 465 207 is concerned with a vehicle data system, which is a
  • Device for capturing data in connection with the use and operation of transport vehicles which are equipped with a wide variety of devices for electronic data exchange. There are no indications of a fee calculation for the use of routes of a toll route network.
  • the object of the present invention is to propose a debiting device which ensures the highest possible level of protection against misuse both for the operator and for the user of the user fee billing system. This is of much greater importance than the possibility of misuse with a telephone card, since the amounts of the value credit acquired by a user are generally considerably higher than with a telephone card.
  • an essential part of the debiting device consists as a separate unit in a mobile electronic toll device, which has to be connected to modules which are permanently installed in the vehicle in order to produce the full device function. These are a vehicle box, an external communication module and a mounting module for the mobile toll device. It is provided that the vehicle box and the mobile toll device each have their own device certificate and authenticate each other. In this way it is prevented that, for example, a stolen mobile toll device can be used in any other vehicle with a (not suitable) vehicle box, in order to do this in the value memory of the mobile
  • Toll device to use existing credit without authorization.
  • the device-technical precautions with regard to external communication make it possible to top up the credit store without having to remove the memory itself from the device. Rather, the entire mobile unit of the toll device can be brought into data transmission contact with a corresponding machine for charging the value credit, for example by merely bringing it into proximity and the necessary data exchange e.g. via DSRC communication (dedicated short-range communication).
  • the memory with the value credit can therefore be an integral part of the mobile toll device and would be unusable for an unauthorized user without the vehicle box suitable for the toll device due to the lack of authentication options.
  • Fig. 1 is a functional diagram of the debiting device according to the invention.
  • Fig. 2 is a functional diagram of a mobile toll device.
  • the debiting device consists of four device modules, which are described in more detail below. Three of these modules, namely the vehicle box 1, the external communication module 2 and the mounting module 3 are permanently installed in the vehicle, while the fourth module is a mobile electronic toll device 4 that can be inserted into the mounting module 3 and can be easily removed from it.
  • the vehicle box 1 contains, which is not shown in FIG. 1, a power supply, a tamper-proof memory module for vehicle-specific information and an interface for internal communication with the mobile toll device 4.
  • the vehicle-specific information stored in the memory module relates, for example, to the
  • Vehicle type the vehicle class, the chassis number or also in the name of the company to which the vehicle belongs.
  • a vehicle-specific device certificate is stored in the memory module. All the stored information is preferably stored in encrypted form and can only be changed by an authorized instance (for example a technical surveillance association). In this way, unauthorized manipulation is effectively prevented. From the vehicle-specific information, for example, parameters result for the use of the correct tariff when billing user fees.
  • the vehicle box 1 preferably also has an interface for tapping current operating data of the vehicle, for example from an electronic information bus in the vehicle (for example CAN Bus) or from sensors or measuring devices of the vehicle. In this way, for example, there is the possibility of an emission-dependent collection of user fees by determining emission values via the lambda sensor of the internal combustion engine.
  • the acquisition of current operating data can also be done with a view to bridging interference when receiving the GPS satellite
  • External communication module 2 and the mounting module 3 is provided, there is an interface between the vehicle box 1 and the external communication module 2 for passing the signal flow.
  • the external communication module 2 which is connected to the vehicle box 1 for signaling purposes, comprises an antenna 5 for receiving GPS satellite signals (or similar wireless signals for navigation) and an antenna 6 for DSRC communication and / or an antenna 7 for GSM communication (or a similar mobile radio technology).
  • the DSRC antenna 6 enables short-range communication, for example in the HF or in the infrared range.
  • the antennas are expediently arranged individually or in combination outside the passenger compartment of the vehicle, since the metallized windshields used with increasing frequency result in increased absorption of HF signals.
  • the antennas 5, 6, 7 and the vehicle box 1 are connected to one another via shielded signal lines (e.g. electrical or fiber optic lines).
  • the DSRC antenna 6 is preferably designed as a phased array antenna and, in terms of construction, is combined with the GPS antenna 5 and / or the GSM antenna 7. An advantageous position for a combined or integrated antenna can be seen on the vehicle roof just behind the windshield.
  • the antennas 5, 6, 7 of the GPS receiver, the DSRC device and the GSM mobile radio device are expediently located on the outside of the vehicle due to the signal-damping influence of the windshield and the shielding by the vehicle roof.
  • the subsequent laying of antenna cables from the vehicle interior to the outside is complex and expensive, so that a retrofitting of the debiting device would result in a correspondingly high installation effort.
  • the power supply and the signaling connection takes place inductively or capacitively by means of a corresponding communication device glued inside the vehicle, from which the cables (power supply and signal line) are forwarded to the vehicle box 1. This eliminates the need for breakthroughs through the vehicle's outer skin.
  • a separation of the functions power supply and signal transmission for example with an induction loop on the inside and on the outside of the windbreak or
  • the signal can be transmitted optically instead of electrically, e.g. using lasers and photodiodes.
  • a matrix of laser and photodiodes could increase the data transmission rate and security against eavesdropping.
  • the bracket module 3 is connected to the vehicle box 1 and the external communication module 2 for signaling purposes. It has devices for mechanically receiving the mobile toll device 4, for signaling the mobile toll device 4 with the external communication module 2 and the vehicle box 1, and for supplying power to the mobile toll device 4.
  • the holder module 3 is basically the same as a vehicle holder for a mobile radio telephone. It makes it possible to remove the mobile toll device 4 from the vehicle in a simple manner if necessary or to connect it to the vehicle in terms of function.
  • the mobile toll device 4 contains the actual core of the debiting device according to the invention. It is shown in more detail in FIG. 2 in the form of a basic functional diagram.
  • the mobile toll device 4 has a GPS receiver
  • the mobile toll device 4 comprises a processor 11 for calculating the usage fees and for mutual authentication of the mobile toll device 4 and the vehicle box 1, furthermore a keyboard field 12 for device operation and a display device for the device status and for
  • the data on the respective current geographic position of the vehicle determined with the GPS receiver 12 enable the processor 11 to examine the route traveled by the vehicle to determine whether and to what extent toll routes have been used, so that usage-based billing can take place.
  • the tariff data stored in the memory 8 and the geographic data of the route network are required for this.
  • the memory 8 is expediently divided into a read-only memory (ROM) and a read / write memory (RAM).
  • the original data that was valid at a certain point in time is permanently stored in the ROM memory.
  • the RAM memory is designed to hold update data.
  • the update data are expediently stored in a form in which the current tariff data can only be determined from these update data by taking into account the tariff data originally stored in the ROM memory.
  • the change data can be stored in the form of percentage change surcharges.
  • the memory 9 with the device certificate for the mobile toll device 4 ensures a possibility for mutual authentication of the toll device 4 and the vehicle box 1, thus preventing the start-up of a mobile toll device 4 that does not match the vehicle box 1.
  • the memory 9 is preferably designed as a chip card, in particular as a chip card permanently integrated into the mobile toll device 4. The latter represents a particularly effective block against unauthorized manipulation.
  • a corresponding memory design is also provided for the memory 10, which is used for the electronic processing of payment transactions between the user of the debiting device and the recipient of the user fees. This memory 10 contains that
  • This memory 10 is preferably designed as a radio chip card (contactless card) and integrated in a sealed form in the mobile toll device. Since such a memory 10 has no externally accessible contacts, manipulations are known, as is known for telephone cards using a PC and suitable card readers / writers have been made in many cases, largely excluded. It is advisable to physically combine the memories 8, 9, 10 of the mobile toll device 4 in a common memory module.
  • the processor 11 carries out all the checking processes for the mutual authentication of the mobile toll device 4 and the vehicle box 1 and takes care of the computing processes required for the correct determination of the respective usage fees.
  • the keyboard field 12 is used, in particular, to switch the debiting device on and off and to query the value credit still present in the memory 10.
  • the keyboard 12 can also be used to set the respective tariff class, for example.
  • the device status, the status of the value credit and other booking information can be made visible on a display device 13.
  • This display device 13 is expediently designed as a liquid crystal display.
  • ASIC circuit application specific integrated circuit
  • the internal communication being bus-supported. It is particularly expedient if the communication from the outside is memory-mapped with this highly integrated circuit and / or via a parallel interface.
  • the mobile toll device 4 has a so-called
  • Debiting devices can be queried wirelessly, for example, to be able to recognize manipulations in the tariff structure or the selection of an incorrect tariff by the user.
  • the debiting device By using highly integrated electronic components, it is possible to keep the overall volume of the debiting device relatively small. It is therefore possible to design the debiting device, for example, as part of an electronic tachograph.
  • the electronics of the debiting device are designed to be open-to-application, so that additional software applications can be loaded module by module from the outside.
  • Such applications preferably relate to the field of traffic telematics.
  • a user goes with his mobile toll device 4 to an external POS terminal (point of sale) set up by the operator of the toll transport network in order to use cash or credit card to buy a credit for the use of the toll route network.
  • POS terminal point of sale
  • the data traffic required for loading the value credit could take place directly between the POS terminal and a radio chip card located in the mobile toll device 4. This communication expediently takes place according to the standardized and certified methods of electronic payment transactions.
  • the data exchange could also take place via an infrared interface.
  • a common electrical interface to the radio chip card is provided for the internal debiting of the value credit.
  • the credit can also be loaded into the memory 10 in a conventional manner at the POS terminal via an electrical interface of the mobile toll device 4.
  • An extremely high level of security against unauthorized manipulation can be guaranteed by the device certificate in the memory 9, since authentication takes place between the toll device 4 and the POS terminal before the value credit is transferred. If a manipulation attempt was made instead of a POS Terminals a PC connected to the mobile toll device 4, this could be recognized by the toll device 4 and, if the device was appropriately programmed, a permanent device lock could be triggered, which can only be released again by an authorized entity.
  • the value credit could be sent directly to the mobile toll device 4, as in the case of a telephone transmission from the POS terminal, which must have appropriate addressing. In this case, spatial proximity between the mobile toll device and the POS terminal would not be necessary.
  • the electrical energy required for the charging process can be provided, for example, as in the case of a mobile radio telephone, by means of a rechargeable electrical battery which can be recharged in the vehicle.
  • the mobile toll device 4 After charging the memory 10 with the value credit, the mobile toll device 4 can be inserted into the mounting module 3 of the vehicle. As soon as that
  • the device is inserted in the holder provided, the authentication process between the vehicle box 1 and the mobile toll device 4 begins, which is carried out via the processor 11.
  • the debiting device is only ready for operation after successful authentication. In the context of authentication, it is in no way imperative that only a single mobile toll device 4 is accepted as suitable for a specific vehicle box 1. With larger haulage companies in particular, it can be very advantageous if all toll devices of this company are accepted for all vehicle boxes of the same company. It is then only necessary to have as many mobile toll devices 4 available as there are vehicles of this company traveling on toll routes. Authentication prevents misuse outside the company’s fleet.
  • the processor 11 can also query the vehicle-specific data from the vehicle box 1, the processor 11 can configure the mobile toll device 4 on its own to the respective vehicle class, so that the correct tariff class is used for the billing. If the vehicle equipped with a debiting device that has been properly put into operation enters a chargeable distance, this is automatically determined by the processor 11. Depending on the tariff and the distance traveled, the fees due are then continuously debited from the value credit in the memory 10 during the journey. This is expediently visible through the display device 13 made. As soon as the vehicle leaves the toll network, the debiting processes are terminated.
  • the memory 10 for processing payment transactions can be designed in such a way that it is set up with several accounts, one account being assigned to a particular operator.
  • the amounts debited from the value credit are then credited to the accounts of the individual operators in accordance with the actual use of the respective route network.
  • the information about which amounts are attributable to which operator can be given to a clearing house in various ways to control the actual cash flow to the outside. For example, it is possible that - albeit with a delay - at the next one
  • the various accounts are read out from the memory 10 in accordance with the use of the previous value credit.
  • the debiting device according to the invention is suitable both for use in commercial vehicles and in passenger cars. In the interest of the operators of toll route networks, it offers a high level of protection against any unauthorized manipulation and at the same time offers the user a strong one

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abbuchungsgerät, das in einem Fahrzeug angeordnet ist, zur Abbuchung von Nutzungsgebühren, die für die Nutzung von gebührenpflichtigen Wegstrecken eines Wegstreckennetzes zu entrichten sind, bestehend aus den fest in das Fahrzeug eingebauten Gerätemodulen: Fahrzeugbox (1); Aussenkommunikationsmodul (2) und Halterungsmodul (3); sowie aus einem mobilen elektronischen Mautgerät (4), das in das Halterungsmodul (3) einsetzbar und leicht wieder aus diesem herausnehmbar ist.

Description

Abbuchungsgerät zur Abrechnung von Nutzungsgebühren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Abbuchungsgerät, das in einem Fahrzeug angeordnet ist, zur Abrechnung von Nutzungsgebühren, die für die Nutzung von gebührenpflichtigen Wegstrecken eines Wegstreckennetzes zu entrichten sind.
Aus der EP 0 691 013 B1 , deren Inhalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird, ist ein Nutzungsabrechnungssystem bekannt, bei dem die Abrechnung der für die Straßenbenutzung eines Fahrzeugs fälligen
Nutzungsgebühren in anonymisierter Weise im Fahrzeug selbst vorgenommen wird. Hierzu wird im Fahrzeug ein Abbuchungsgerät eingesetzt, das die Gebühren auf einem Speichermodul, das wie etwa bei einer Telefonkarte ein Guthaben enthält, abbucht. Das Speichermodul ist beispielsweise als Chip-Karte ausgebildet und kann hinsichtlich seines Guthabens in einem entsprechenden Automaten gegen Zahlung eines Geldbetrags bei Bedarf aufgeladen werden. Zur Ermittlung der entsprechend der Straßennutzung durch das Fahrzeug jeweils abzubuchenden Beträge verfügt das Abbuchungsgerät einerseits über Tarifdaten und andererseits über geografische Daten des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes. Darüber hinaus ist das Gerät mit einem Empfänger (GPS-Empfänger) zum Empfang von Signalen eines
Navigationssatellitensystems ausgestattet, die es in die Lage versetzt, die jeweils zurückgelegten Strecken des Fahrzeugs auf den gebührenpflichtigen Straßen und somit auch die fälligen Nutzungsgebühren exakt zu ermitteln.
Voraussetzung für die Akzeptanz eines solchen Nutzungsabrechnungssystems ist die
Gewährleistung eines Höchstmaßes an Manipulationssicherheit. Hierzu wurde in der EP 0 701 722 B1 , deren Inhalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird, ein Abbuchungsgerät vorgeschlagen, das neben einem GPS-Empfänger, einer Recheneinrichtung zur Identifizierung der vom Fahrzeug jeweils benutzten gebührenpflichtigen Wegstrecken sowie Speichermitteln zur Verbuchung der Nutzungsgebühren (Chip-Karte) eine Einrichtung zur Selbstüberwachung auf unautorisierte Manipulationen an den einzelnen Gerätekomponenten aufweist. Das Gerät verfügt weiterhin über einen Fehlerspeicher zur Aufzeichnung diagnostizierender Daten im Falle einer unautorisierten Manipulation sowie über eine Signaleinrichtung zur Aussendung eines Signals zur Erkennung der Ordnungsgemäßheit des Betriebszustands des Geräts. Sobald die Selbstüberwachung des Geräts eine unautorisierte Manipulation feststellt, wird automatisch eine sofortige Sperre bezüglich der sonstigen Gerätefunktionen ausgelöst, so daß das Gerät von diesem Zeitpunkt an unbrauchbar wird.
Trotz dieser Sicherungsmöglichkeiten besteht weiterhin ein Bedarf nach zusätzlichen oder alternativen, insbesondere kostengünstigeren Sicherungsmöglichkeiten gegen einen nicht ordnungsgemäßen Betrieb eines solchen Abbuchungsgerätes. Darüber hinaus besteht insbesondere auch auf seiten der Nutzer des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes ein Schutzbedürfnis gegen eine mißbräuchliche Nutzung des von ihnen käuflich erworbenen Guthabens für die Wegstreckennutzung. Eine einfache Speicherkarte könnte durch Verlust oder Diebstahl relativ einfach in unberechtigte Hände gelangen und zum Schaden des rechtmäßigen Eigentümers ausgenutzt werden.
Aus der Veröffentlichung "Gebühren erfassen aus luftiger Höhe" (Design & Elektronik, 1 1/1996) sind lediglich die generellen Funktionen eines Mautgeräts auf GPS-Basis entnehmbar. Es findet sich kein Hinweis auf eine mobile Auführung eines Mautgeräts. Im Hinblick auf einen Manipulationsschutz ist lediglich von einem Erkennen einer falschen Fahrzeugklasse die Rede.
Die DE 4427392 A1 offenbart ein in einem Fahrzeug installiertes Mautgerät, das mit einer herausnehmbaren Lese- und Schreibeinrichtung für Smart Cards ausgestattet ist. Es finden sich keinerlei Hinweise darauf, daß zwischen der herausnehmbaren Geräteeinheit und dem im Fahrzeug verbleibenden Geräteteil eine gegenseitige
Authentisierung auf der Basis eines fahrzeugspezifischen Zertifikats und eines Zertifikats der mobilen Einheit stattfindet oder vorteilhaft sein könnte. Soweit von einer Diagnostizierung unautorisierter Benutzungen die Rede ist, bezieht sich diese auf die Nutzung gebührenpflichtiger Strecken, also auf das Befahren solcher Strecken ohne ein ausreichendes Wertguthaben für die Benutzungsgebühr, nicht aber auf eine unberechtigte Benutzung des Mautgeräts selbst. Die Angabe einer PIN wird lediglich in Zusammenhang mit der Aufladung der Wertguthabenkarte per Funk erwähnt.
Die CH 687 352 A5 beschreibt ein Mautgerät mit GPS-Funktion, bei dem eine als Datenschalteinheit bezeichnete Geräteinheit mobil ausgebildet ist, also aus dem
Fahrzeug entfernbar ist. In einer Ausführungsform dieses Mautgeräts ist vorgesehen, daß ein Identitätscode der Datenschalteinheit mit der Identität des Fahrzeugs verglichen wird, so daß die Zugehörigkeit der Datenschalteinheit zu einem oder mehreren Fahrzeugen elektronisch überwacht werden kann, um insbesondere sicherzustellen daß der Einsatz des Datenerfassungsgerätes stets im richtigen
Fahrzeugtyp erfolgt. Es finden sich in dieser Schrift keine Hinweise auf die Verwendung eines von außen mit einem Wertguthaben aufladbaren Speichers für die Abrechnung der Nutzungsgebühren.
Die US 5 465 207 befaßt sich mit einem Fahrzeugdatensystem, bei dem es um eine
Einrichtung zur Erfassung von Daten in Zusammenhang mit der Nutzung und dem Betrieb von Transportfahrzeugen geht, wobei diese mit unterschiedlichsten Einrichtungen für einen elektronischen Datenaustausch ausgestattet sind. Es finden sich keinerlei Hinweise auf eine Gebührenermittlung für die Benutzung von Wegstrecken eines gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abbuchungsgerät vorzuschlagen, das sowohl für den Betreiber als auch für den Nutzer des Nutzungsgebührenabrechnungssystems ein möglichst hohes Maß an Mißbrauchssicherung gewährleistet. Dies ist im Vergleich zur Mißbrauchsmöglichkeit bei einer Telefonkarte von wesentlich größerer Bedeutung, da im Regelfall die Beträge des von einem Nutzer erworbenen Wertguthabens erheblich höher liegen als bei einer Telefonkarte.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Abbuchungsgerät mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben. Ein wichtiger Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß ein wesentlicher Teil des Abbuchungsgeräts als separate Baueinheit in einem mobilen elektronischen Mautgerät besteht, das zur Herstellung der vollen Gerätefunktion erst mit Modulen verbunden werden muß, die fest im Fahrzeug eingebaut sind. Es sind dies eine Fahrzeugbox, ein Außenkommunikationsmodul und ein Halterungsmodul für die Aufnahme des mobilen Mautgeräts. Dabei ist vorgesehen, daß die Fahrzeugbox und das mobile Mautgerät jeweils über ein eigenes Gerätezertifikat verfügen und sich gegenseitig authentisieren. Auf diese Weise wird verhindert, daß z.B. ein gestohlenes mobiles Mautgerät in ein beliebiges anderes Fahrzeug mit einer (nicht passenden) Fahrzeugbox eingesetzt werden kann, um das im Wertspeicher des mobilen
Mautgeräts vorhandene Wertguthaben unberechtigt nutzen zu können. Zum anderen ermöglichen die gerätetechnischen Vorkehrungen bezüglich der Außenkommunikation, daß eine Aufladung des Wertguthabenspeichers erfolgen kann, ohne den Speicher selbst aus dem Gerät herausnehmen zu müssen. Vielmehr kann die gesamte mobile Einheit des Mautgerätes mit einem entsprechenden Automaten zur Aufladung des Wertguthabens in Datenübertragungskontakt gebracht werden, indem dieses beispielsweise lediglich in dessen Nähe gebracht wird und der erforderliche Datenaustausch z.B. per DSRC-Kommunikation (dedicated short ränge communication) erfolgt. Der Speicher mit dem Wertguthaben kann daher integraler Bestandteil des mobilen Mautgerätes sein und wäre für einen unberechtigten Nutzer ohne die zum Mautgerät passende Fahrzeugbox mangels Authentisierungsmöglichkeit unbrauchbar.
Die gegenseitige Authentisierung von mobilem Mautgerät und Fahrzeugbox, ohne die das Abbuchungsgerät nicht funktionsfähig ist, ist ein ganz besonders wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung, da erst hierdurch ein kaum überwindbarer Mißbrauchsschutz gewährleistet werden kann. Der damit verbundene Schutz ist erheblich besser als bei einer einfachen Identifikation der Gerätemodule. Letzterer ermöglicht nur einen bedingten Schutz, da dabei das eine Gerätemodul lediglich jeweils eine von dem zu überprüfenden anderen Gerätemodul erhaltene
Gerätekennung mit einer einzelnen oder einer Liste von zulässigen Gerätekennungen vergleicht, also nur jeweils auf gerätemodulintem bekannte Speicherinformationen zurückgreift. Solche Informationen sind aber grundsätzlich manipulierbar. Demgegenüber ist eine gegenseitige Authentisierung von Gerätemodulen, die jeweils ein eigenes Gerätezertifikat besitzen, deutlich sicherer. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die dabei vorgenommene Überprüfung jeweils darauf gerichtet ist, festzustellen, ob das jeweils andere Gerätemodul im Besitz eines Geheimnisses ist, dessen Inhalt bei dem Datenaustausch zwischen den Gerätemodulen selbst nicht mit übermittelt wird und inhaltlich auch nicht im überprüfenden Gerätemodul gespeichert ist. Daher ist dieses Geheimnis, das durch Einschaltung einer vom Gerätebenutzer nicht beeinflußbaren Instanz (z.B. Trust-Center) erzeugt wird, von einem unberechtigten Benutzer nicht rekonstruierbar und somit nicht manipulierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschema des erfindungsgemäßen Abbuchungsgerätes und
Fig. 2 ein Funktionsschema eines mobilen Mautgeräts.
Das erfindungsgemäße Abbuchungsgerät besteht gemäß Fig. 1 aus vier Gerätemodulen, die nachfolgend noch näher beschrieben werden. Drei dieser Module, nämlich die Fahrzeugbox 1 , das Außenkommunikationsmodul 2 und das Halterungsmodul 3 sind fest in das Fahrzeug eingebaut, während das vierte Modul ein mobiles elektronisches Mautgerät 4 ist, das in das Halterungsmodul 3 einsetzbar und leicht aus diesem wieder herausnehmbar ist. Die Fahrzeugbox 1 beinhaltet, was in Fig. 1 nicht näher dargestellt ist, eine Stromversorgung, ein manipulationsgeschütztes Speichermodul für fahrzeugspezifische Informationen und eine Schnittstelle für die Innenkommunikation mit dem mobilen Mautgerät 4. Die im Speichermodul hinterlegten fahrzeugspezifischen Informationen beziehen sich beispielsweise auf den
Fahrzeugtyp, die Fahrzeugklasse, die Fahrwerksnummer oder auch auf den Namen der Firma, zu der das Fahrzeug gehört. In jedem Fall ist in dem Speichermodul ein fahrzeugspezifisches Gerätezertifikat hinterlegt. Vorzugsweise sind alle gespeicherten Informationen in verschlüsselter Form abgelegt und können nur von einer autorisierten Instanz (z.B. Technischer Überwachungsverein) geändert werden. Auf diese Weise wird unzulässigen Manipulationen wirksam vorgebeugt. Aus den fahrzeugspezifischen Informationen ergeben sich beispielsweise Parameter für die Heranziehung des richtigen Tarifs bei der Nutzungsgebührenabrechnung. Vorzugsweise weist die Fahrzeugbox 1 auch eine Schnittstelle zum Abgreifen aktueller Betriebsdaten des Fahrzeugs z.B. von einem elektronischen Informationsbus im Fahrzeug (z.B. CAN- Bus) oder von Sensoren oder Meßgeräten des Fahrzeugs auf. Auf diese Weise ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit zu einer emissionsabhängigen Erhebung von Nutzungsgebühren, indem über die Lambda-Sonde des Verbrennungsmotors Emissionswerte ermittelt werden. Die Erfassung aktueller Betriebsdaten kann auch im Hinblick auf die Überbrückung von Störungen beim Empfang der GPS-Satelliten-
Signale, die zur Bestimmung der vom Fahrzeug benutzten gebührenpflichtigen Wegstrecken benötigt werden, sehr hilfreich sein. So können aus Geschwindigkeitsund Zeitangaben bzw. aus gemessenen zurückgelegten Entfernungen Stützwerte für die Fahrstreckenanalyse im Sinne eines "dead-reckoning" gewonnen werden. Soweit keine unmittelbare signaltechnische Verbindung zwischen dem
Außenkommunikationsmodul 2 und dem Halterungsmodul 3 vorgesehen ist, ist eine Schnittstelle zwischen Fahrzeugbox 1 und Außenkommunikationsmodul 2 zur Durchleitung des Signalflusses vorhanden.
Das Außenkommunikationsmodul 2, das signaltechnisch mit der Fahrzeugbox 1 verbunden ist, umfaßt eine Antenne 5 für den Empfang von GPS-Satelliten-Signalen (oder ähnlichen drahtlos empfangbaren Signalen zur Navigation) sowie eine Antenne 6 für die DSRC-Kommunikation und/oder eine Antenne 7 für die GSM-Kommunikation (oder eine ähnliche Mobilfunktechnik). Die DSRC-Antenne 6 ermöglicht eine Kurzstreckenkommunikation beispielsweise im HF- oder im Infrarot-Bereich.
Zweckmäßigerweise werden die Antennen einzeln oder kombiniert außerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeordnet, da die mit zunehmender Häufigkeit eingesetzten metallisierten Windschutzscheiben eine erhöhte Absorption von HF- Signalen bewirken. Die Antennen 5, 6, 7 und die Fahrzeugbox 1 sind über abgeschirmte Signalleitungen (z.B. elektrische oder Glasfaserleitung) miteinander verbunden. Die DSRC-Antenne 6 ist vorzugsweise als Phased-Array-Antenne ausgeführt und aufbautechnisch mit der GPS-Antenne 5 und/oder der GSM-Antenne 7 kombiniert. Eine vorteilhafte Position für eine kombinierte oder integrierte Antenne ist auf dem Fahrzeugdach kurz hinter der Windschutzscheibe zu sehen.
Die Antennen 5, 6, 7 des GPS-Empfängers, der DSRC-Einrichtung und des GSM- Mobilfunkgerätes befinden sich aufgrund des signaldämpfenden Einflusses der Windschutzscheibe und der Abschirmung durch das Fahrzeugdach zweckmäßigerweise an der Außenseite des Fahrzeugs. Das nachträgliche Legen von Antennenkabeln vom Fahrzeuginneren nach außen ist aber aufwendig und teuer, so daß bei einer Nachrüstung des Abbuchungsgerätes entsprechend hoher Montageaufwand anfallen würde. Um diesen Aufwand drastisch zu reduzieren, empfiehlt es sich, die Antennen 5, 6, 7 bzw. die integrierte Antenne (GSM/GPS/DSRC) als passives Element von außen auf die Scheibe zu kleben. Die Stromversorgung und die signaltechnische Anbindung erfolgt induktiv oder kapazitiv durch eine entsprechende, fahrzeuginnenseitig geklebte Kommunikationsvorrichtung, von der aus die Kabel (Stromversorgung und Signalleitung) an die Fahrzeugbox 1 weitergeleitet werden. Dadurch werden Durchbrüche durch die Fahrzeugaußenhaut überflüssig. Eine Trennung der Funktionen Stromversorgung und Signalübertragung, die z.B. mit jeweils einer Induktionsschleife auf der Innen- und auf der Außenseite der Windschutz- oder
Heckscheibe erreicht werden kann, würde nicht nur Montagekostenvorteile mit sich bringen, sondern auch hinsichtlich der Abhörsicherheit vorteilhaft sein. Alternativ kann die Signalübertragung statt elektrisch auch optisch erfolgen, z.B. mittels Laser und Photodioden. Eine Matrix aus Laser- und Photodioden könnte in dem Fall die Datenübertragungsrate und die Abhörsicherheit erhöhen. Für die optische
Datenübertragung durch die Windschutzscheibe ist die signaltechnische Wandlung von "elektrisch" auf "optisch" notwendig und würde im Antennengehäuse erfolgen.
Das Halterungsmodul 3 ist signaltechnisch mit der Fahrzeugbox 1 und dem Außenkommunikationsmodul 2 verbunden. Es weist Einrichtungen zur mechanischen Aufnahme des mobilen Mautgeräts 4, zur signaltechnischen Verbindung des mobilen Mautgeräts 4 mit dem Außenkommunikationsmodul 2 und der Fahrzeugbox 1 sowie zur Stromversorgung des mobilen Mautgeräts 4 auf. Das Halterungsmodul 3 gleicht im Prinzip einer Fahrzeughalterung für ein Mobilfunktelefon. Es ermöglicht es, das mobile Mautgerät 4 in einfacher Weise bei Bedarf aus dem Fahrzeug herauszunehmen oder es funktionstechnisch mit dem Fahrzeug zu verbinden.
Das mobile Mautgerät 4 beinhaltet den eigentlichen Kern des erfindungsgemäßen Abbuchungsgerätes. Es ist in Fig. 2 in Form eines prinzipiellen Funktionsschemas in detaillierterer Form dargestellt. Das mobile Mautgerät 4 weist einen GPS-Empfänger
12 zur Ermittlung der aktuellen geografischen Position des Fahrzeugs sowie mehrere Datenspeicher auf, von denen ein Speicher 8 für Tarifdaten und geografische Daten des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes, ein Speicher 9 für ein Gerätezertifikat des mobilen Mautgeräts 4 und ein von außen mit einem Wertguthaben aufladbarer Speicher 10 für die elektronische Abwicklung des Zahlungsverkehrs zwischen dem Benutzer des Abbuchungsgeräts und dem Empfänger der Nutzungsgebühren vorgesehen ist. Weiterhin umfaßt das mobile Mautgerät 4 einen Prozessor 11 zur Berechnung der Nutzungsgebühren sowie zur gegenseitigen Authentisierung des mobilen Mautgeräts 4 und der Fahrzeugbox 1 , ferner ein Tastaturfeld 12 zur Gerätebedienung sowie eine Anzeigeeinrichtung für den Gerätestatus und für
Buchungsinformationen. Die mit dem GPS-Empfänger 12 ermittelten Daten zur jeweiligen aktuellen geografischen Position des Fahrzeugs ermöglichen es dem Prozessor 1 1 , die vom Fahrzeug befahrene Strecke daraufhin zu untersuchen, ob und in welchem Umfang gebührenpflichtige Wegstrecken genutzt wurden, so daß eine nutzungsgerechte Abrechnung erfolgen kann. Hierzu werden die im Speicher 8 hinterlegten Tarifdaten und die geografischen Daten des Wegstreckennetzes benötigt. Zweckmäßigerweise wird der Speicher 8 in einen reinen Lesespeicher (ROM) und in einen Schreib/Lese-Speicher (RAM) aufgeteilt. In dem ROM-Speicher werden die ursprünglichen Daten dauerhaft abgelegt, die zu einem bestimmten Zeitpunkt gültig waren. Der RAM-Speicher ist zur Aufnahme von Aktualisierungsdaten bestimmt. Aus Sicherheitsgründen werden die Aktualisierungsdaten zweckmäßigerweise in einer Form abgelegt, bei der sich die jeweils aktuellen Tarifdaten aus diesen Aktualisierungsdaten nur unter Mitberücksichtigung der im ROM-Speicher ursprünglich hinterlegten Tarifdaten ermittelbar sind. Beispielsweise können die Änderungsdaten in Form von prozentualen Änderungszuschlägen gespeichert sein. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Hürde gegen unerlaubte Manipulationen errichtet. Der Speicher 9 mit dem Gerätezertifikat für das mobile Mautgerät 4 gewährleistet eine Möglichkeit zur gegenseitigen Authentisierung des Mautgeräts 4 und der Fahrzeugbox 1 , verhindert also eine Inbetriebnahme eines mobilen Mautgeräts 4, das nicht zur Fahrzeugbox 1 paßt. Der Speicher 9 ist vorzugsweise als Chip-Karte, insbesondere als fest in das mobile Mautgerät 4 integrierte Chip-Karte ausgebildet. Letzteres stellt eine besonders wirksame Sperre gegen unerlaubte Manipulationen dar. Eine entsprechende Speicherausbildung ist auch für den Speicher 10 vorgesehen, der der elektronischen Abwicklung des Zahlungsverkehrs zwischen dem Benutzer des Abbuchungsgeräts und dem Empfänger der Nutzungsgebühren dient. Dieser Speicher 10 beinhaltet das
Wertguthaben, von dem die jeweils fälligen Beträge für die gebührenpflichtigen Wegstrecken abgebucht werden. Vorzugsweise ist dieser Speicher 10 als Funk-Chip- Karte (contactless card) ausgebildet und in versiegelter Form in das mobile Mautgerät integriert. Da ein solcher Speicher 10 keine nach außen zugänglichen Kontakte aufweist, sind Manipulationen, wie sie bekanntermaßen bei Telefonkarten mittels PC und geeigneten Karten-Lese/Schreibgeräten vielfach schon vorgenommen wurden, weitestgehend ausgeschlossen. Es empfiehlt sich, die Speicher 8, 9, 10 des mobilen Mautgeräts 4 in einem gemeinsamen Speichermodul körperlich zusammenzufassen. Der Prozessor 1 1 führt sämtliche Prüfvorgänge zur gegenseitigen Authentisierung des mobilen Mautgeräts 4 und der Fahrzeugbox 1 aus und erledigt die zur ordnungsgemäßen Ermittlung der jeweiligen Nutzungsgebühren erforderlichen Rechenvorgänge. Das bedeutet, daß er nicht nur die vom Fahrzeug gerade befahrene Strecke identifiziert, sondern dazu auch den jeweils gültigen Tarif für die Gebührenbestimmung ermittelt. Das Tastaturfeld 12 dient insbesondere zum Ein- und Ausschalten des Abbuchungsgeräts sowie zum Abfragen des jeweils im Speicher 10 noch vorhandenen Wertguthabens. Über die Tastatur 12 kann beispielsweise auch eine Einstellung der jeweiligen Tarifklasse erfolgen. Ähnlich wie bei einem Mobilfunktelefon können der Gerätestatus, der Stand des Wertguthabens und sonstige Buchungsinformationen auf einer Anzeigeeinrichtung 13 sichtbar gemacht werden. Zweckmäßigerweise ist diese Anzeigeeinrichtung 13 als Flüssigkristallanzeige ausgebildet.
Zur Erhöhung des Manipulationsschutzes empfiehlt es sich, die Funktionen des GPS- Empfängers 14, der DSRC- und/oder GSM-Kommunikation, der Speichercontroller für die Speicher 8, 9, 10 sowie des Prozessors 1 1 in einer hochintegrierten elektronischen
ASIC-Schaltung (application specific integrated circuit) körperlich zusammenzufassen, wobei die interne Kommunikation Bus-gestützt erfolgt. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kommunikation von außen mit dieser hochintegrierten Schaltung speicheradressiert (memory mapped) und/oder über eine parallele Schnittstelle erfolgt. Im Fall der hochintegrierten Lösung besitzt das mobile Mautgerät 4 einen sogenannten
"hardened kernel". Auf diese Weise wird die Geräteintegrität in einem Höchstmaß gesichert. Zur stichprobenartigen oder auch vollständigen Überwachung der korrekten Nutzungsgebührenabrechnung empfiehlt es sich, den Prozessor 1 1 so zu programmieren, daß über das Außenkommunikationsmodul 2 von außen Informationen über die Ordnungsgemäßheit des Betriebs des jeweiligen
Abbuchungsgeräts auf drahtlosem Wege abfragbar sind, um beispielsweise Manipulationen in der Tarifstruktur oder die Auswahl eines unzutreffenden Tarifs seitens des Benutzers erkennen zu können. Durch die Verwendung hochintegrierter elektronischer Bauteile ist es möglich, das Bauvolumen des Abbuchungsgeräts insgesamt relativ klein zu halten. Es ist daher möglich, das Abbuchungsgerät beispielsweise als Teil eines elektronischen Fahrtschreibers zu gestalten. Insbesondere ist es möglich, etwa Baugruppen eines Mobilfunktelefons oder eines verkehrstelematischen Endgerätes (z.B. Spannungsversorgung, Antennen) in das Abbuchungsgerät mit einzubeziehen, also diese Baugruppen für mehrere Anwendungszwecke gemeinsam zu nutzen oder aber Module des Abbuchungsgeräts gemeinsam mit Baugruppen etwa eines Mobiltelefons oder eines verkehrstelematischen Endgerätes in das Fahrzeug einzubauen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektronik des Abbuchungsgeräts anwendungsoffen konzipiert ist, so daß von außen zusätzliche Softwareapplikationen modulweise nachladbar sind. Solche Applikationen beziehen sich vorzugsweise auf das Gebiet der Verkehrstelematik.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Abbuchungsgeräts läßt sich wie folgt beschreiben:
Ein Nutzer geht mit seinem mobilen Mautgerät 4 zu einem externen, vom Betreiber des gebührenpflichtigen Verkehrsnetzes aufgestellten POS-Terminal (point of sale), um mittels Bargeld oder Kreditkarte ein Wertguthaben für die Nutzung des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes einzukaufen. Der für die Ladung des Wertguthabens erforderliche Datenverkehr könnte im Fall einer HF-Kommunikation direkt zwischen dem POS-Terminal und einer im mobilen Mautgerät 4 befindlichen Funk-Chip-Karte stattfinden. Diese Kommunikation läuft zweckmäßigerweise nach den standardisierten und zertifizierten Verfahren des elektronischen Zahlungsverkehrs ab.
Selbstverständlich könnte der Datenaustausch auch über eine Infrarot-Schnittstelle erfolgen. Für die interne Durchführung von Abbuchungen von dem Wertguthaben ist eine übliche elektrische Schnittstelle zur Funk-Chip-Karte vorhanden.
Das Wertguthaben kann aber auch in an sich herkömmlicher Weise am POS-Terminal über eine elektrische Schnittstelle des mobilen Mautgeräts 4 in den Speicher 10 geladen werden. Dabei kann durch das Gerätezertifikat im Speicher 9 eine äußerst hohe Sicherheit gegen unerlaubte Manipulationen gewährleistet werden, da vor einem Transfer des Wertguthabens eine Authentisierung zwischen Mautgerät 4 und POS- Terminal stattfindet. Wurde im Falle eines Manipulationsversuchs anstelle eines POS- Terminals ein PC mit dem mobilen Mautgerät 4 verbunden, könnte dies vom Mautgerät 4 erkannt und bei entsprechender Programmierung des Geräts sofort eine dauerhafte Gerätesperre ausgelöst werden, die nur von einer autorisierten Instanz wieder aufgehoben werden kann.
Grundsätzlich wäre es auch möglich, das Wertguthaben wie bei einer Telefonübertragung vom POS-Terminal direkt an das mobile Mautgerät 4, das eine entsprechende Adressierung aufweisen muß, zu übersenden. In diesem Fall wäre eine räumliche Nähe zwischen dem mobilen Mautgerät und dem POS-Terminal gar nicht erforderlich. Die für den Ladevorgang erforderliche elektrische Energie kann beispielsweise wie bei einem Mobilfunktelefon über eine aufladbare elektrische Batterie, die im Fahrzeug nachladbar ist, bereitgestellt werden.
Nach dem Aufladen des Speichers 10 mit dem Wertguthaben kann das mobile Mautgerät 4 in das Halterungsmodul 3 des Fahrzeugs eingesetzt werden. Sobald das
Gerät in der vorgesehenen Halterung steckt, beginnt der Authentisierungsvorgang zwischen der Fahrzeugbox 1 und dem mobilen Mautgerät 4, der über den Prozessor 1 1 durchgeführt wird. Erst bei erfolgreicher Authentisierung ist das Abbuchungsgerät betriebsbereit. Im Rahmen der Authentisierung ist es keineswegs zwingend, daß zu einer bestimmten Fahrzeugbox 1 nur ein einziges mobiles Mautgerät 4 als passend akzeptiert wird. Gerade bei größeren Fuhrbetrieben kann es sehr vorteilhaft sein, wenn alle Mautgeräte dieses Betriebes bei allen Fahrzeugboxen desselben Betriebes akzeptiert werden. Es müssen dann lediglich nur so viele mobile Mautgeräte 4 zur Verfügung stehen, wie Fahrzeuge dieses Unternehmens auf gebührenpflichtigen Strecken unterwegs sind. Durch die Authentisierung wird eine mißbräuchliche Nutzung außerhalb des Fuhrparks dieses Unternehmens ausgeschlossen. Da im Zuge der Authentisierung vom Prozessor 11 auch die fahrzeugspezifischen Daten aus der Fahrzeugbox 1 abgefragt werden können, kann der Prozessor 11 von sich aus das mobile Mautgerät 4 auf die jeweilige Fahrzeugklasse konfigurieren, so daß die richtige Tarifklasse für die Gebührenabrechnung herangezogen wird. Fährt das mit einem ordnungsgemäß in Betrieb gesetzten Abbuchungsgerät ausgestattete Fahrzeug in eine gebührenpflichtige Wegstrecke ein, so wird dies automatisch vom Prozessor 1 1 festgestellt. Entsprechend dem Tarif und der zurückgelegten Wegstrecke werden dann während der Fahrt laufend die fälligen Gebühren von dem Wertguthaben im Speicher 10 abgebucht. Zweckmäßigerweise wird dies durch die Anzeigeeinrichtung 13 sichtbar gemacht. Sobald das Fahrzeug das gebührenpflichtige Streckennetz wieder verläßt, werden die Abbuchungsvorgänge beendet.
Grundsätzlich ist es möglich, mit ein und demselben erfindungsgemäßen Abbuchungsgerät Nutzungsabrechnungen für unterschiedliche Betreiber durchzuführen, deren gebührenpflichtige Wegstreckennetze vom jeweiligen Fahrzeug nacheinander durchfahren werden. In diesem Fall kann der Speicher 10 für die Abwicklung des Zahlungsverkehrs so gestaltet sein, daß er mit mehreren Konten eingerichtet wird, wobei jeweils ein Konto einem bestimmten Betreiber zugeordnet wird. Die von dem Wertguthaben abgebuchten Beträge werden dann entsprechend der tatsächlichen Nutzung des jeweiligen Streckennetzes den Konten der einzelnen Betreiber gutgeschrieben. Die Information darüber, welche Beträge auf welchen Betreiber entfallen, kann auf verschiedene Art und Weise zur Steuerung des tatsächlichen Geldflusses nach außen an eine Abrechnungsstelle gegeben werden. So ist es beispielsweise möglich, daß - wenn auch mit Verspätung - beim nächsten
Nachladen des Wertguthabens an einem POS-Terminal die verschiedenen Konten entsprechend der Verwendung des vorherigen Wertguthabens aus dem Speicher 10 ausgelesen werden. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, diese Informationen z.B. über eine GSM-Kommunikation laufend aus dem Fahrzeug heraus an eine entsprechende externe Abrechnungsstelle zu senden.
Das erfindungsgemäße Abbuchungsgerät eignet sich sowohl für den Einsatz in Nutzkraftwagen als auch in Personenkraftwagen. Es bietet im Interesse der Betreiber von gebührenpflichtigen Wegstreckennetzen einen hohen Schutz gegen jegliche unbefugten Manipulationen und bietet gleichzeitig auch dem Nutzer einen starken
Schutz gegen unbefugte Nutzung eines eingekauften Wertguthabens, da sichergestellt ist, daß das mobile Mautgerät, mit dem das Wertguthaben praktisch untrennbar verbunden ist, nur auf "berechtigten" Fahrzeugen benutzt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Abbuchungsgerät, das in einem Fahrzeug angeordnet ist, zur Abbuchung von Nutzungsgebühren, die für die Nutzung von gebührenpflichtigen Wegstrecken eines Wegstreckennetzes zu entrichten sind, bestehend aus den fest in das
Fahrzeug eingebauten Gerätemodulen Fahrzeugbox (1)
Außenkommunikationsmodul (2) und Halterungsmodul (3) - sowie aus einem mobilen elektronischen Mautgerät (4), das in das
Halterungsmodul (3) einsetzbar und leicht wieder aus diesem herausnehmbar ist,
wobei die Fahrzeugbox (1) - eine Stromversorgung, ein manipulationsgeschütztes Speichermodul für fahrzeugspezifische
Informationen einschließlich eines fahrzeugspezifischen Gerätezertifikats und eine Schnittstelle für die Innenkommunikation mit dem mobilen Mautgerät aufweist,
wobei das Außenkommunikationsmodul (2) eine Antenne (5) für den Empfang von GPS-Satelliten-Signalen und eine Antenne (6, 7) für die DSRC- und/oder GSM-Kommunikation aufweist,
wobei ferner das Halterungsmodul (3) signaltechnisch mit der Fahrzeugbox (1) und dem Außenkommunikationsmodul (2) verbunden ist und Einrichtungen aufweist zur mechanischen Aufnahme des mobilen Mautgeräts (4), - zur signaltechnischen Verbindung des mobilen Mautgeräts (4) mit dem
Außenkommunikationsmodul (2) und der Fahrzeugbox (1 ) sowie zur Stromversorgung des mobilen Mautgeräts (4)
und wobei das mobile Mautgerät (4) ausgestattet ist mit einem GPS-Empfänger (12) zur Ermittlung der aktuellen geografischen
Position des Fahrzeugs, mit einem Speicher (8) für Tarifdaten und geografische Daten des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes, - mit einem Speicher (9) für ein Gerätezertifikat des mobilen Mautgeräts (4), mit einem von außen mit einem Wertguthaben aufladbaren Speicher (10) für die elektronische Abwicklung des Zahlungsverkehrs zwischen dem
Benutzer des Abbuchungsgeräts und dem Empfänger der
Nutzungsgebühren, - mit einem Prozessor (11) zur Berechnung der Nutzungsgebühren sowie zur gegenseitigen Authentisierung des mobilen Mautgeräts (4) und der
Fahrzeugbox (1), mit einem Tastaturfeld (12) zur Gerätebedienung sowie mit einer Anzeigeeinrichtung (13) für den Gerätestatus und Buchungsinformationen.
2. Abbuchungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen in dem Speichermodul der Fahrzeugbox (1 ) verschlüsselt abgespeichert sind.
3. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbox (1) eine Schnittstelle zum Abgreifen aktueller Betriebsdaten des Fahrzeugs von einem Informationsbus oder von Sensoren oder Meßgeräten des Fahrzeugs aufweist.
4. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) für Tarifdaten und geografische Daten aufgeteilt ist in einen als reinen Lesespeicher (ROM) ausgebildeten Speicher und in einen Schreib/Lese-Speicher (RAM) zur Aufnahme von Aktualisierungsdaten, wobei die aktuellen Tarifdaten nur unter Mitberücksichtigung der Tarifdaten des reinen Lesespeichers ermittelbar sind.
5. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (9) für das Gerätezertifikat und/oder der Speicher (10) für den Zahlungsverkehr als Chipkarte, insbesondere als fest in das mobile Mautgeräts (4) integrierte Chipkarte ausgebildet ist.
6. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Speicher (8, 9, 10) des mobilen Mautgeräts (4) in einem gemeinsamen Speichermodul zusammengefaßt sind.
7. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (10) für den Zahlungsverkehr als Funk-Chipkarte (contactiess card) ausgebildet ist.
8. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionen des GPS-Empfängers (14), der DSRC- und/oder GSM- Kommunikation, der Speichercontroller und des Prozessors (1 1 ) in einer hochintegrierten elektronischen Schaltung (ASIC) körperlich zusammengefaßt sind.
9. Abbuchungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kommunikation mit der hochintegrierten Schaltung ausschließlich parallele Schnittstellen vorgesehen sind.
10. Abbuchungsgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb des mobilen Mautgeräts (4) ein sogenannter "hardened kernel" vorgesehen ist.
11. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbuchungsgerät Teil eines elektronischen Fahrtschreibers ist.
12. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbuchungsgerät Baugruppen eines Mobilfunktelefons oder eines verkehrstelematischen Endgeräts umfaßt oder gemeinsam mit Baugruppen eines Mobilfunktelefons oder verkehrstelematischen Endgeräts in das Fahrzeug eingebaut ist.
13. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik des Abbuchungsgeräts in der Weise anwendungsoffen konzipiert ist, daß von außen zusätzliche Softwareapplikationen der
Verkehrstelematik modulweise nachladbar sind.
14. Abbuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß über das Außenkommunikationsmodul (2) von außen Informationen über die
Ordnungsgemäßheit des Betriebs des Abbuchungsgeräts abfragbar sind.
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