WO2007020053A1 - Auswerteverfahren zur erkennung von befahrenen strassen - Google Patents

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WO2007020053A1
WO2007020053A1 PCT/EP2006/008043 EP2006008043W WO2007020053A1 WO 2007020053 A1 WO2007020053 A1 WO 2007020053A1 EP 2006008043 W EP2006008043 W EP 2006008043W WO 2007020053 A1 WO2007020053 A1 WO 2007020053A1
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evaluation
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courses
evaluation method
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Wolfgang Beier
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Daimler Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems

Definitions

  • the invention relates to an evaluation method for recognizing busy roads, which are e.g. are chargeable by vehicle measured values such as Position and direction of travel.
  • the measurements obtained in the vehicle alone may not be sufficient to distinguish a course of the road which is chargeable from another which is not chargeable or otherwise chargeable.
  • so-called support beacons are used, each of which transmits further information to only one of the roads to be distinguished in the vehicle, so that then for the evaluation system, the full information is sufficient to make a decision safely.
  • the object of the invention is therefore to develop a suitable method that largely overcomes the above-mentioned problems.
  • This object is achieved in a method according to the preamble of claim 1 by the characterizing features of claim 1. Further details and advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims.
  • Fig. 1 example of a problematic decision point
  • Fig. 3 shows the necessary and sufficient description for the evaluation of the course of the road
  • a data record is kept available in the memory of the evaluation device, which describes the course of the toll road from the decision point in the direction of travel backwards.
  • the length of this described section must be long enough to cover at least one characteristic of the road actually traveled, which is different from all other competing road courses in the vicinity, determined by measuring sensors. It can not be determined by means of evaluation device in the vehicle, which length of a stored road course sufficient for this specification, since this depends on the respective progressions of all alternative roads. Therefore, it is the responsibility of the person who creates the datasets for the evaluation devices to provide sufficient information about competing road courses beforehand as a dataset.
  • each of these branches also has the condition of the first section near the decision point (clear measurement difference present).
  • the measured variables determined by the existing sensors are compared with data describing the course of possibly tree-like merging possible travel paths to the decision point.
  • the data are preferably in the same form as the measured variables, or in forms of representation from which the measured variables can be derived, since a conversion is largely eliminated.
  • the data provided to the vehicle must be conditioned beforehand to provide the necessary minimum of information that allows the evaluation logic to clearly identify the actual traveled route from consideration of all routes leading to the decision point by comparison with the sensor measurements , For this purpose, the comparisons of the various alternative routes incl. Branches must be carried out so far back to there is no other course which does not lead to the decision point, but which, taking into account the measurement tolerances, could be confused with the relevant course.
  • the comparison between the incoming measured values and the existing data is preferably carried out in such a way that sections of the (toll road) course to be considered that are confusingly close (ie within the tolerances of the sensor values) to competing progressions are considered less or not at all and, on the other hand primarily the sections that deviate so far from competing courses that they are clearly distinguishable taking into account the measurement tolerance.
  • a weighting of the data can take place in the sense that a gradation of the relevance of the data in relation to existing (possibly vehicle-dependent) measurement tolerance and thus uniqueness of the differentiation and thus the distinctness of the alternative routes is made.
  • FIG. 1 shows an example of a problematic situation.
  • the decision point on the chargeable segment a can be reached via the leads g, d-e or c-e.
  • An alternative trip over the segments c-f-b leads very close to the decision point.
  • a clear decision is now to be made about driving on the segment a.
  • the course of the road from the decision point in the direction of travel must be described in reverse and present in the data set of the evaluation device until it differs from the competing road b to such an extent that it is no longer confused by the acquired measured values despite existing tolerances can. From this example it becomes obvious that the description of the course a is not sufficient. If only the course a is known for an evaluation and the vehicle actually travels the path cfb, then the tolerances of the measurement results would not be sufficient to make a clear decision. This shows that here the description of the course of the toll road must take place here against the direction of travel over at least one branch.
  • the branches must be described so far that taking into account the tolerances of the described branch and the rest of the way to the decision point can not be confused with another road course (clear difference of the measured values).
  • the branch e in addition to distance a, the branch e must also be described and present as a data set in the evaluation unit. Assuming that the tolerances of the sensor data for direction determination in the considered case are sufficiently precise, the entry via e on the toll road a can be clearly distinguished from the route cfb. The left / right curve then clearly differs in the measured values from the right / left curve of the competing road.
  • the record carried in the evaluation unit should be as small as possible in order to reduce storage and transmission costs.
  • the dataset must describe the course of the road up to the points where the competing courses are so different that they can be reliably separated by measurement.
  • the measured values from these sections thus hardly contribute to the decision-making process. From this one can follow that thus also the exact knowledge of the course of the relevant road section at these places is not necessary. So you can avoid the description of these places and look at other parameters or
  • FIG. 3 shows, by way of example, a minimally necessary description of the decision point considered.
  • the exact lengths of the sections and possibly also the sections themselves are determined by the type and tolerances of the sensors used in the vehicle.
  • the specification of the details and the extent to which each segment is described in the accompanying data record must be made accordingly in a center responsible for the quality of the decisions. For this reason, an accuracy limit must be known in this control center both for determining the position and for determining the direction, which obtains all available sensors with a probability that corresponds to the permitted error rate.
  • the correct (minimum) detail quantity of descriptive data for the evaluation process is then available for the evaluation device.
  • the distance of the competing travel paths or directions must be more than twice the agreed accuracy. This corresponds to the considered example case a record in which the sections described in Figure 3 are present.
  • the algorithm used in the evaluation unit must detect the driving of the complete course of the relevant road, ie from the beginning of a "branch" to the (common to all branches) decision point
  • a middle course over the entire course is not sufficient for longer distances either to evaluate each measured value separately, eg whether it is within the agreed tolerance, or to evaluate 'packages' of measured values together over short distances, eg with a 'least square' tray, in order to mitigate individual 'outliers'.
  • the central service point which describes the course of the road, taking into account the measuring tolerances of the evaluation devices, for the compilation of the data set must, in addition to the Precise agreements of measurement tolerances specify the exact format used to transmit this data to the processing unit.
  • This format should be the same for all recognition sites, even though, because of the wide variety of adjacent road conditions, the structures for these minimal data sets are always different.
  • the format of the data set should be selected so that the same algorithm or software can always be used for the evaluation in the evaluation unit.
  • the expected diversity of the structures of minimally to be described road courses can be represented in a recursive structure of "courses" which branch off optionally and then form courses again.
  • Figure 4 shows by way of example a data structure which describes a complete road network whose elements must be recognized by an evaluation device, so that the traveled section is not confused with running nearby other streets.
  • the algorithm that determines a measure of the likelihood that a road has traveled will need to evaluate the entire specified course and not be averaged over stakes of the entire route. • The algorithm in the evaluation unit must have enough data available for a decision or be transmitted from a central office.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Auswerteverfahren zur Erkennung von befahrenen Straßen, die z.B. gebührenpflichtig sind, durch im Fahrzeug ermittelte Messwerte wie z.B. Position und Fahrtrichtung. Hierbei werden ausschließlich oder überwiegend die Straßenverläufe im Auswertegerät gespeichert, die zum Entscheidungspunkt führen. Dabei werden diese Verläufe jeweils so weit vom Entscheidungspunkt zurück gespeichert, dass die Messwerte der im Fahrzeug vorhandenen Sensoren innerhalb der Toleranz mindestens einen eindeutigen Wert liefern, der das Erkennen des Befahrens eines der alternativen Straßenverläufe eindeutig ermöglicht. Eine verlässliche Erkennung von befahrenen Straßen von denen, die nicht zum Entscheidungspunkt führen, ist durch die Erfindung gegeben.

Description

Auswerteverfahren zur Erkennung von befahrenen Straßen
Die Erfindung betrifft ein Auswerteverfahren zur Erkennung von befahrenen Straßen, die z.B. gebührenpflichtig sind, durch im Fahrzeug ermittelte Messwerte wie z.B. Position und Fahrtrichtung .
In Navigationssystemen und insbesondere autonomen Straßengebührenerfassungssystemen werden Messwerte, die über Sensoren des Fahrzeugs gewonnen werden, mit bekannten Daten verglichen, die den Straßenverlauf beschreiben. Aus diesem Vergleich ist ggf. zu entscheiden, ob eine gebührenpflichtige Straße tatsächlich benutzt wird. Die Anforderungen an die Qualität dieser Entscheidung ist extrem hoch, weil jede Fehlentscheidung entweder einen Einnahmeverlust des Straßenbetreibers verursacht oder - was in der Praxis als weit schlimmer bewertet wird - ein Fahrer für die Nutzung einer Straße zahlt, die er nicht befahren hat.
In heute bekannten Verfahren werden dazu Daten einer digitalen Karte verwendet, die Attribute einer Straße beschreiben, von denen man annimmt, dass sie sich genügend deutlich von denen konkurrierender Straße unterscheiden, so dass diese nicht miteinander verwechselt werden können. Diese Annahme wird durch Fahrsimulationen und tatsächliche Fahrten verifiziert und ggf. die Daten korrigiert, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis vorliegt. Diese so gewonnenen Daten sind dann im tatsächlichen Betrieb Grundlage der Entscheidungsalgorithmen der Systeme in den Fahrzeugen.
In Einzelfällen kann es vorkommen, dass die Messwerte, die im Fahrzeug allein gewonnen werden, nicht ausreichen, einen Straßenverlauf, der gebührenpflichtig ist, von einem anderen, der nicht oder anders gebührenpflichtig ist, zu unterscheiden. Für solche Situationen werden sogenannte Stützbaken verwendet, die jeweils eine weitere Information an nur einer der zu unterscheidenden Straßen in das Fahrzeug übertragen, so dass dann für das Auswertesystem die vollständige Information ausreicht eine Entscheidung sicher zu treffen.
Eine andere Möglichkeit wäre, die Stelle auf einem gebührenpflichtigen Straßenabschnitt, an der die Entscheidung getroffen werden soll, weiter in Fahrtrichtung zu verschieben. Dann hat man eine größere Chance, genügend unterschiedliche Merkmale zwischen den beiden alternativen Straßenverläufen zu haben. Das löst zwar nicht prinzipiell das Problem, reduziert aber die Anzahl der benötigten Stützbaken. In der Praxis scheidet so eine Verbesserung aber oftmals aus, weil auch eine spontane, nicht ortsgebundene Kontrolle über einen bereits „bezahlten" Abschnitt möglich sein soll und das auf einem möglichst großen Anteil des gebührenpflichtigen Straßenabschnittes. Das führt zu der Forderung, dass Entscheidungsstellen möglichst früh auf einem neu benutzen Straßenabschnitt liegen sollen. Das aber wieder reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass so ein kurzes Straßenstück sich eindeutig durch im Fahrzeug gewonnene Messwerte von einem anderen Straßenstück in der Nähe unterscheiden lässt. Zusätzlich gibt es weitere Forderungen für Auswerteverfahren, wie die nach einer möglichst geringen notwendige Rechenleistung für die Auswertung in einem kleinen Zusatzgerät in den Fahrzeugen, wobei die Rechenleistung auch möglichst gleichmäßig über die Zeit verteilt sein sollte.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein geeignetes Verfahren zu entwickeln, dass die oben genannten Probleme weitgehend überwindet. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Details und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand ausgewählter Beispiele unter Bezugnahme auf die Figuren und den darin angegebenen Bezugszeichen näher erläutert.
Es zeigen dabei
Fig. 1 Beispiel einer problematischen Entscheidungsstelle
Fig. 2 eine hinreichende Anzahl Parameter zur Auswertung des Straßenverlaufs
Fig. 3 die notwendige und hinreichende Beschreibung zur Auswertung des Straßenverlaufs
Fig. 4 Beispiel einer Datenbeschreibung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Erfindungsgemäß wird im Speicher des Auswertegerätes ein Datensatz bereitgehalten, der den Verlauf der gebührenpflichtigen Straße von der Entscheidungsstelle aus in Fahrtrichtung gesehen rückwärts beschreibt. Die Länge dieses beschriebenen Abschnittes muss so lang sein, dass über diese Strecke mindestens eine durch Messsensoren bestimmbare Eigenschaft der tatsächlich befahrenen Straße erfasst wird, die sich von allen anderen konkurrierenden Straßenverläufen in der Nähe unterscheidet. Dabei kann mittels Auswertegerät im Fahrzeug nicht festgestellt werden, welche Länge eines gespeicherten Straßenverlaufs für diese Vorgabe ausreicht, da dies von den jeweiligen Verläufen aller alternativen Straßen abhängt. Daher liegt es in der Verantwortung desjenigen, der die Datensätze für die Auswertegeräte erstellt, die ausreichenden Informationen über konkurrierende Straßenverläufe vorab als Datensatz bereitzustellen.
Wenn alle Messwerte über den gespeicherten Verlauf bis zur Entscheidungsstelle innerhalb der Toleranz der Sensoren liegen, wird bei der Auswertung davon ausgegangen, dass dann tatsächlich dieses beschriebene Straßensegment befahren wurde. Dabei wird also angenommen, dass es keine alternative Straße gibt, deren Verlauf ähnlich genug wäre, dass man diese über einen längeren Abschnitt befahren könnte und dabei alle Messungen innerhalb der Toleranz identisch zu denen auf der benachbarten gebührenpflichtigen Straße ausfallen würden.
Falls die betrachtete Strecke rückwärts von der Entscheidungsstelle aus nach obigen Kriterien bis zu einer Verzweigung führt, die somit mehr als eine Zufahrt zu dem zurückgelegten Abschnitt aufzeigt, dann wird erfindungsgemäß als Datensatz für alle Äste dieser Verzweigung die jeweiligen Straßenverläufe zurück beschrieben und im Speicher des Auswertegerätes mitgeführt. Dabei gilt für die notwendige Lange jedes dieser Aste ebenfalls die Bedingung des ersten Abschnittes in der Nahe des Entscheidungspunktes (eindeutiger Messunterschied vorhanden) .
Da aber auch diese Aste wiederum (in Fahrtrichtung rückwärts gesehen) zu Verzweigungen fuhren können, kann es zu einer baumartigen Auffacherung des mitzufuhrenden Datenbestands kommen. Dabei gilt für die notwendige Beschreibung der Abschnitte aller Aste hintereinander wieder die Bedingung, dass die Lange soweit erfasst sein muss, bis die Messwerte der Sensoren (innerhalb der Toleranzen) mindestens ein eindeutiges Ergebnis liefern, das nur der tatsächlich befahrenen (z.B. gebührenpflichtigen) Straße zugeordnet werden kann.
Zur Auswertung werden erfindungsgemaß die durch die vorhandenen Sensoren ermittelten Messgroßen, wie Position, Richtung und Krümmung des Fahrweges (u.U. auch die Hohe) mit Daten verglichen, die den Verlauf der ggf. baumartigen zusammenlaufenden möglichen Fahrverlaufe zum Entscheidungspunkt beschreiben. Dabei liegen die Daten vorzugsweise in gleicher Form wie die Messgroßen vor, bzw. in Darstellungsformen, aus denen die Messgroßen ableitbar sind, da eine Umrechnung so weitgehend entfallt.
Die Daten, die dem Fahrzeug zur Verfugung gestellt werden, sind zuvor so aufzubereiten, dass sie das erforderliche Minimum an Information bereitstellen, das es der Auswertelogik erlaubt, aus Betrachtung aller zum Entscheidungspunkt fuhrenden Strecken durch Vergleich mit den Sensormessungen die tatsachlich befahrene Strecke eindeutig zu erkennen. Dazu müssen die Vergleiche der verschiedenen alternativen Strecken inkl. Verzweigungen so weit zurück durchgeführt werden, bis es keinen anderen Fahrverlauf geben kann, der nicht zum Entscheidungspunkt führt, der aber unter Berücksichtigung der Messtoleranzen mit dem relevanten Verlauf verwechselt werden könnte.
Der Vergleich zwischen den eingehenden Messwerten und den vorhandenen Daten wird dabei vorzugsweise so durchgeführt, dass Abschnitte des zu betrachtenden (mautpflichtigen) Fahrverlaufs, die verwechselbar nahe (d.h. innerhalb der Toleranzen der Sensorwerte) an konkurrierenden Verläufen liegen, weniger oder gar nicht berücksichtigt werden und demgegenüber vorrangig die Abschnitte, die so weit von konkurrierenden Verläufen abweichen, dass sie unter Berücksichtigung der Messtoleranz eindeutig unterscheidbar sind. Dabei kann auch eine Gewichtung der Daten erfolgen, in dem Sinne, dass eine Abstufung der Relevanz der Daten in Bezug auf vorhandene (u.U. Fahrzeugabhängige) Messtoleranz und damit Eindeutigkeit der Differenzierung und damit der Unterscheidbarkeit der alternativen Strecken vorgenommen wird.
Diese Vorgabe kann bereits bei der Auswahl der zur Verfügung gestellten Daten berücksichtigt und zur Reduzierung des mitzuführenden Datensatzes und Vereinfachung der Steuerung des Auswertealgorithmus verwendet werden. Alle Daten, die (aufgrund Verwechselbarkeit) nicht für die Auswertung vorhanden sein müssen, können weggelassen werden, andere Teile der Daten mit Parametern versehen werden, die das Gewicht dieses Stückes in einer Auswertung kennzeichnen. Mit dieser variablen Gewichtung der Daten für den Vergleich zwischen Messungen und Beschreibung der verschiedenen Straßenverläufe kann man auch lange Verläufe und Verzweigungen schnell und Aussagefähig vergleichen, da konkurrierende Straßen damit durch detailliertere Datensätze repräsentiert werden und sie somit sicherer von einem der relevanten Verläufe unterscheidbar sind. Die Auswahl der Daten bzw. deren Parametrisierung trägt also wesentlich zur Funktion des Auswertealgorithmus bei.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine problematische Situation. Die Entscheidungsstelle auf dem gebührenpflichtigen Segment a kann über die Zuführungen g, d-e oder c-e erreicht werden. Eine alternative Fahrt über die Segmente c-f-b führt sehr nahe an den Entscheidungspunkt heran. Bei einer Auswertung an dieser Position soll nun eine eindeutige Entscheidung über das Befahren des Segmentes a getroffen werden.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss der Straßenverlauf von der Entscheidungsstelle in Fahrtrichtung rückwärts so weit beschrieben werden und im Datensatz des Auswertegeräts vorhanden sein, bis er sich von der konkurrierenden Straße b soweit unterscheidet, dass er durch die erfassten Messwerte trotz vorhandener Toleranzen nicht mehr verwechselt werden kann. Aus diesem Beispiel wird offensichtlich, dass die Beschreibung des Verlaufs a nicht ausreicht. Wenn für eine Auswertung nur der Verlauf a bekannt ist und das Fahrzeug tatsächlich aber den Weg c-f-b befährt, dann würden die Toleranzen der Messergebnisse nicht ausreichen, eine eindeutige Entscheidung zu treffen. Dies zeigt, dass hier die Beschreibung des Verlaufs der gebührenpflichtigen Straße hier gegen die Fahrtrichtung über mindestens eine Verzweigung hinaus erfolgen muss. Es müssen also auch die Äste soweit beschrieben werden, dass unter Berücksichtigung der Toleranzen der beschriebene Ast und der Rest des Weges bis zum Entscheidungspunkt nicht mit einem anderen Straßenverlauf verwechselt werden kann (eindeutiger Unterschied der Messwerte) . Im dargestellten Beispiel nach Fig. 1 muss also neben Strecke a auch der Ast e mit beschrieben sein und als Datensatz im Auswertegerät vorliegen. Unter der Annahme, dass die Toleranzen der Sensordaten zur Richtungsbestimmung im betrachteten Fall ausreichend präzise sind, kann die Einfahrt über e auf die gebührenpflichtige Straße a eindeutig von der Strecke c-f-b unterschieden werden. Die Links/Rechtskurve unterscheidet sich dann in den Messwerten eindeutig von der Rechts/Linkskurve der konkurrierenden Straße. Fährt das Fahrzeug jedoch von dem Segment g in das gebührenpflichtige Segment a ein, dann würden sich die erhalten Positionsmesswerte innerhalb der Toleranzen nicht von denen des Segments b unterscheiden. Demnach würde die Auswertung die Befahrung von a liefern, sobald das Segment b durchfahren wurde. Aus dieser Betrachtung wird deutlich, dass auch die Segmente a und e als Beschreibung der Entscheidungsstelle nicht ausreichen. Wird jedoch das Segment g (von der Verbindung zum Segment a aus gesehen) so weit beschrieben, dass unter Berücksichtigung der Messtoleranzen das Segment f weit genug (für eindeutige Messunterschiede) vom Anfangspunkt der Beschreibung entfernt ist, dann unterscheidet sich der Weg c-f-b eindeutig vom Weg g-a. Daraus folgt, dass als Datensatz im Auswertegerät die Segmente a, e und g hinreichend sind. Figur 2 zeigt diese Bereiche als verstärkte Linienzüge im betrachteten Beispiel.
Gemäß der oben beschriebenen Forderung soll der im Auswertegerät mitgeführte Datensatz so klein wie möglich sein, um Speicher- und Übertragungskosten zu reduzieren. Auf jeden Fall muss der Datensatz den Straßenverlauf bis zu den Stellen beschreiben, an denen sich die konkurrierenden Verläufe so weit unterscheiden, dass sie messtechnisch sicher getrennt werden können. Im dargestellten Beispiel könnten bei entsprechenden Toleranzbereichen der Sensoren auf beiden konkurrierenden Straßenabschnitten a und b die gemessenen Werte zum Ergebnis führen, dass die gebührenpflichtige Straße befahren wird. Die Messwerte aus diesen Streckenabschnitten tragen also kaum zur Entscheidungsfindung bei. Daraus kann man folgen, dass somit auch die genaue Kenntnis des Verlaufes des relevanten Straßenabschnittes an diesen Stellen nicht notwendig ist. Man kann also die Beschreibung dieser Stellen vermeiden und sich auf andere Parameter oder
Korrelationsbetrachtungen beschränken, wie Entfernungen oder Zeitfenster, und auf Datenelemente, die den Verlauf der wirklich relevanten Stellen beschreiben.
Die Darstellung in Figur 3 zeigt beispielhaft eine minimal notwendige Beschreibung der betrachteten Entscheidungsstelle. Die genauen Längen der Streckenabschnitte und ggf. auch die Teilstücke selber werden dabei durch die Art und die Toleranzen der im Fahrzeug eingesetzten Sensoren bestimmt. Die Vorgabe, in welchen Details und wieweit jedes Teilstück im mitgeführten Datensatz beschrieben wird, muss entsprechend in einer für die Qualität der Entscheidungen verantwortlichen Zentrale getroffen werden. In dieser Zentrale muss deshalb sowohl für die Positionsbestimmung als auch für die Richtungsermittlung eine Genauigkeitsgrenze bekannt sein, die alle verfügbaren Sensoren mit einer Wahrscheinlichkeit erhalten, die der erlaubten Fehlerquote entsprechen. Für das Auswertegerät steht dann die richtige (minimale) Detailmenge an beschreibenden Daten für den Auswerteprozess zur Verfügung.
Solange die Messwerte innerhalb der vorgegebenen Genauigkeit bleiben gilt dann, dass auf keinem konkurrierenden Fahrweg eine Messung erzeugt werden kann, die auch auf dem für die Gebührenermittlung relevanten Straßenabschnitt gemessen werden könnte, selbst wenn auch hier alle vereinbarten Toleranzen ebenfalls ausgeschöpft werden. Als Faustregel kann hier beispielsweise gelten, dass der Abstand der konkurrierenden Fahrwege bzw. Richtungen mehr als das Zweifache der vereinbarten Genauigkeit betragen muss. Dies entspricht für den betrachteten Beispielfall einem Datensatz, in dem die in Figur 3 beschriebenen Abschnitte vorhanden sind.
Eine über diesen Minimalsatz hinausgehende, umfangreichere Beschreibung der Straßenverhältnisse kann ohne weiteres zum Einsatz gelangen. So kann z.B. auch ein Datensatz verwendet werden, der für Navigationsanwendungen konzipiert wurde. Damit kann eine Betrachtung der Auswerteresultate auf Konsistenz zu diesen anderen Kartendaten erfolgen. Ein erweiterter Datensatz kann auch verwendet werden, um bei zeitweiligem Ausfall von Positionssensoren (z.B. in Tunneln) eine Fortführung der Messung durch „map matching" zu ermöglichen.
Der im Auswertegerät verwendete Algorithmus muss das Befahren des vollständigen Verlaufs des relevanten Straßenzuges erkennen, also vom Begin eines „Astes" bis zum (für alle Äste gemeinsamen) Entscheidungspunkt. Eine mittlere Ablage über den gesamten Verlauf reicht bei längeren Strecken nicht. Eine vorteilhafte Methode wäre, entweder jeden Messwert getrennt zu bewerten, z.B. ob er innerhalb er innerhalb der vereinbarten Toleranz liegt, oder über kurze Streckenabschnitte , Pakete' von Messwerten gemeinsam, z.B. mit einer , least Square' -Ablage zu bewerten, um einzelne „Ausreißer" abzuschwächen.
Die zentrale Servicestelle, die zur Zusammenstellung des Datensatzes den Straßenverlauf unter Berücksichtigung der Messtoleranzen der Auswertegeräte beschreibt, muss neben den genauen Vereinbarungen der Messtoleranzen das Format, das zur Übertragung dieser Daten in das Auswertegerät verwendet wird, genau festlegen. Dabei sollte dieses Format für alle Erkennungsstellen gleich sein, auch wenn wegen der unterschiedlichsten Bedingungen in Bezug auf benachbarte Straßen, die Strukturen für diese minimalen Datensätze stets unterschiedlich sind. Weiter sollte das Format des Datensatzes so gewählt werden, dass im Auswertegerät immer derselbe Algorithmus bzw. dieselbe Software für die Auswertung angewendet werden kann.
Erfindungsgemäß kann die zu erwartende Vielfalt der Strukturen von minimal zu beschreibenden Straßenverläufen in einer rekursiven Struktur von „Verläufen", die sich optional verzweigen und dann wieder Verläufe bilden, dargestellt werden. Figur 4 zeigt beispielhaft eine Datenstruktur, die ein vollständiges Straßennetz beschreibt, dessen Elemente von einem Auswertegerät erkannt werden müssen, so dass der befahrene Streckenabschnitt nicht mit in der Nähe verlaufenden anderen Straßenzügen verwechselt wird.
Die Eigenschaften einer optimalen Codierung von einzeln zu erkennenden, z.B. gebührenpflichtigen Straßenabschnitten können wie folgt beschrieben werden:
• Es brauchen nur die für die Zahlung relevanten Straßenabschnitte und ggf. deren Zufahrten codiert werden - nicht aber konkurrierende Verläufe, deren Befahren nicht zu einer Zahlung führt.
• Der Algorithmus, der ein Maß für die Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass eine Straße befahren wurde, muss den gesamten angegebenen Verlauf beurteilen und darf keinen Mittelwert über Ablagen der gesamten Strecke bilden. • Dem Algorithmus im Auswertegerät müssen für eine Entscheidung genügend viele Daten bereitstehen bzw. von einer Zentrale übertragen werden.
• Verläufe, zu denen es konkurrierende Alternativen gibt, die messtechnisch an diesen Stellen nicht sicher zu unterscheiden sind, brauchen nicht explizit beschrieben werden, da sie nicht zur Entscheidung beitragen.
• Es kann notwendig werden, dass der Verlauf einer zu erkennenden Straße sehr weit zurück - ggf. mit Unterbrechungen - beschrieben werden muss, bis er sich hinreichend von konkurrierenden anderen Verläufen unterscheidet, so dass gegen Fahrtrichtung gesehen Verästelungen beschrieben werden müssen, die dann wieder denselben Regeln unterliegen.
• Wenn in Ausnahmefällen die konkurrierenden Straßenverläufe in einer akzeptablen Entfernung nicht alle ausgeschlossen werden können, dann kann an einer geeigneten Stelle eine Bake mit reduzierter Kommunikationszone eindeutig die für die Erkennung der relevanten Straße kennzeichnen.
• Wenn eine gebührenpflichtige Straße nur bei Befahren eines längeren Teilstücks als der Abstand zweier Zu- bzw. Abfahrten bezahlt werden muss, dann können in der Beschreibung diese Zu- bzw. Abfahrten in der Beschreibung weggelassen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Auswerteverfahren zur Erkennung von befahrenen Straßen, die z.B. gebührenpflichtig sind, durch Vergleich von Daten über Straßenverläufe, die in einem Auswertgerät gespeichert sind, mit Toleranzbehafteten Messwerten, z.B. bezüglich Position und Fahrtrichtung, die von im Fahrzeug vorhandenen Sensoren geliefert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung Daten über die Straßenverläufe herangezogen werden, die entgegen Fahrtrichtung des Fahrzeugs zum Entscheidungspunkt führen und sich von konkurrierenden, d.h. in der Nähe liegenden Straßenverläufen, die nicht zum Entscheidungspunkt führen, dahingehend unterscheiden, dass mittels der zum Vergleich herangezogenen Messwerte unter Berücksichtigung der Toleranzen ein Befahren der anderen Straßenverläufe eindeutig ausgeschlossen werden kann.
2. Auswerteverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung auch Daten über Straßenverläufe entgegen Fahrtrichtung über zurückliegenden Abzweigungen hinaus herangezogen werden.
3. Auswerteverfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung vorrangig Daten über Streckenabschnitte herangezogen werden, die von konkurrierenden Straßenverläufen so weit entfernt sind, dass in diesem Abschnitt die Messewerte aufgrund nicht überlappender Toleranzzonen eine eindeutige Unterscheidung ermöglichen.
4. Auswerteverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Daten über Streckenabschnitte, die überlappende Toleranzzonen mit konkurrierenden Straßenverläufen haben, vorzugsweise nur Angaben zur Entfernung oder unterschiedlicher Fahrzeiten verwendet werden.
5. Auswerteverfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Auswertung herangezogenen Daten über Streckenabschnitte nach unterschiedlichen Kriterien gewichtet werden, z.B. bezüglich zulässiger Fehlerquote der Erekennungsgenauigkeit, aktuell gegebener Sensorgenauigkeit, Anzahl der zu einem Streckenabschnitt vorhandenen konkurrierenden Straßen, Anzahl der Richtungsänderungen auf einem Streckenabschnitt usw.
6. Auswerteverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messwerte gemeinsam, im Sinne eines Ausgleichs einzelner Fehlmessungen, zum Vergleich herangezogen werden.
7. Auswerteverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich weitere Daten über Straßenverläufe, z.B. aus einer vorhandnen digitalen Navigationskarte, zur Auswertung und/oder zur Überprüfung der Resultate, z.B. bzgl . Konsistenz, herangezogen werden.
8. Auswerteverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Signale von Stützbaken in die Auswertung einbezogen werden.
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