DE102006032468B3

DE102006032468B3 - Adaptive Datenvolumen bei der Übertragung von Daten für eine zentrale Geoobjekterkennung

Info

Publication number: DE102006032468B3
Application number: DE200610032468
Authority: DE
Inventors: Julius Petroczi; Kurt Rauscher; Robert Tschofen
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Yunex GmbH
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-07-14

Abstract

Mautsystem zur Erhebung der Mautpflicht von Fahrzeugen in einem Wegenetz mit mautpflichtigen Straßenabschnitten mit fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten und einer mit ihr in Datenverbindung stehenden, fahrzeugexternen Mautberechnungseinheit, wobei die Positionsermittlungseinheiten in zeitlich und/oder örtlich vorgegebenen Abständen Positionsdaten des Fahrzeugs ermitteln, in einer fahrzeugseitigen Speichereinheit speichern, und an die Mautberechnungseinheit übermitteln, und die Mautberechnungseinheit bei Ermittlung von Fahrzeugpositionen, die sich innerhalb von mautpflichtig gekennzeichneten Straßenabschnitten befinden, die Mautpflicht erhebt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zu den zeitlich und/oder örtlich vorgegebenen Abständen ermittelten und gespeicherten Positionsdaten über einen Abfrageparameter eindeutig identifizierbar sind, und die Mautberechnungseinheit aus einer übermittelten Fahrzeugposition und ihrem Vergleich mit den mautpflichtigen Straßenabschnitten einen Vorhersagewert für den Abfrageparameter, der einen Ein- oder Austritt in einen bzw. aus einem mautpflichtigen Straßenabschnitt identifiziert, berechnet, diesen Vorhersagewert an die Positionsermittlungseinheit übermittelt, und die Positionsermittlungseinheit die durch diesen Abfrageparameter identifizierten Positionsdaten an die Mautberechnungseinheit übermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mautsystem zur Erhebung der Mautpflicht von Fahrzeugen in einem Wegenetz mit mautpflichtigen Straßenabschnitten mit fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten und einer mit ihr in Datenverbindung stehenden, fahrzeugexternen Mautberechnungseinheit, wobei die fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten in zeitlich und/oder örtlich vorgegebenen Abständen Positionsdaten des jeweiligen Fahrzeugs ermitteln, in einer fahrzeugseitigen Speichereinheit speichern, und Positionsdaten über die Datenverbindung an die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit übermitteln, und die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit die übermittelten Positionsdaten des Fahrzeugs in ein elektronisches Abbild des Wegenetzes überträgt, und bei Ermittlung von Fahrzeugpositionen, die sich innerhalb von im elektronischen Abbild des Wegenetzes als mautpflichtig gekennzeichneten Straßenabschnitten befinden, die Mautpflicht erhebt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Nicht nur für den PKW-Verkehr, sondern insbesondere für den LKW-Transport erlangen gattungsgemäße Mautsysteme immer größere Bedeutung. Zu diesem Zwecke wird eine als „On-Board-Unit" (OBU) bekannte und in der Folge als Positionsermittlungseinheit bezeichnete, mobile Detektionseinheit verwendet. Dabei handelt es sich um ein Gerät, das in den LKW bzw. in das Fahrzeug eingebaut wird, um die Position des Fahrzeugs zu ermitteln, und in weiterer Folge die Berechnung von Mautgebühren durch eine zentrale, fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit zu ermöglichen. Autobahnbetreiber in Deutschland beispielsweise, aber auch zunehmend weitere Länder inner- und außerhalb Europas, ziehen Positionsermittlungseinheiten dieser Art zur Erfassung von Mautgebühren heran.

Bei derartigen Systemen wird einem bestimmten Fahrzeug eine elektronische mobile Detektionseinheit zugeordnet. Eine solche Detektionseinheit besitzt ungefähr die Größe eines Autoradios, und kann zumeist in den genormten Aufnahmeschacht für Autoradios eingesetzt, oder auf das Armaturenbrett des Lenkerraumes montiert werden. Zur Positionsermittlung können unterschiedliche Systeme, welche mit der Positionsermittlungseinheit zusammenarbeiten, Verwendung finden. Geläufig ist beispielsweise der Einsatz von Satellitenortungssystemen, wobei das vom amerikanischen Verteidigungsministerium betriebene GPS („Global Positioning System") bei Navigationsanwendungen derzeit die meiste Verbreitung erfährt. Über GPS bzw. über ein äquivalentes Ortungssystem kann die Position eines Empfängers jederzeit mit einer räumlichen Auflösung von unter 10 m weltweit bestimmt werden. Durch Vorsehung bestimmter Zusatzmodule wie etwa DGPS („Differential Global Positioning System"), bei dem anhand der Positionsdaten eines stationären Basisempfängers Korrekturdaten für einen mobilen Empfänger errechnet werden, lässt sich die Positionsbestimmung eines Fahrzeuges sogar mit einer räumlichen Auflösung von unter 1 m exakt festlegen.

Hierbei sorgen individuell maßgeschneiderte Software-Komponenten der Mautberechnungseinheit für eine entsprechende Verknüpfung der von den Fahrzeugen übermittelten Positionsdaten mit gespeicherten Informationen über bemautete Streckenabschnitte in Form elektronischer Abbilder des gesamten Wegenetzes, und ermitteln die Summe der gesammelten Mautgebühr (Mautobjekterkennung), welche in periodischen Abständen zur Verrechnung übermittelt werden. Selbstverständlich können in Mautberechnungs-Algorithmen auch Zeitdaten, also Aufenthaltsdauern des Fahrzeuges in einer bestimmten Mautzone, berücksichtigt werden.

Konkret kann dies beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, indem die von der Positionsermittlungseinheit übermittelten Positionsdaten durch die zentrale Mautberechnungseinheit in ein elektronisches Abbild des Wegenetzes (in weiterer Folge auch als digitalisiertes Wegenetz bezeichnet) übertragen werden, und auf räumliche Koinzidenz mit Streckenabschnitten untersucht werden, die im elektronischen Abbild des Wegenetzes als mautpflichtig gekennzeichnet sind. Tritt das Fahrzeug während der Fahrt in einen mautpflichtigen Streckenabschnitt ein, so werden die innerhalb dieses Streckenabschnittes liegenden Positionsdaten erfasst, bis das Fahrzeug den Streckenabschnitt wieder verlässt. Anhand dieser Positionsdaten innerhalb des mautpflichtigen Streckenabschnittes kann in weiterer Folge die im mautpflichtigen Bereich zurückgelegte Kilometeranzahl berechnet werden, und eventuell gemeinsam mit fahrzeugbezogenen Daten wie etwa Gesamtgewicht, oder streckenbezogenen Daten wie etwa unterschiedliche Mauthöhen zur Berechnung der Maut herangezogen werden.

Generell sind unterschiedlichste Algorithmen für die Mautobjekterkennung bekannt. Welcher Algorithmus zum Einsatz kommt, ist jedoch für die vorliegende Erfindung nicht relevant.

Derzeitige Konzepte für Mautsysteme sehen hierbei vor, dass in zeitlich vorgegebenen Abständen die Position des Fahrzeugs von der Positionsermittlungseinheit ermittelt und an die zentrale Mautberechnungseinheit etwa über ein Mobilfunknetz übermittelt wird. Dabei stellt sich aber das Problem, dass große Datenmengen zu übermitteln sind, die die entsprechenden Kommunikationskanäle stark belasten. Wird stattdessen der zeitliche Abstand der Positionsermittlung und -übermittlung vergrößert, erhöht das wiederum die Ungenauigkeit des Mautsystems, sodass eventuell Fahrten auf mautpflichtigen Streckenabschnitten stattgefunden haben, die vom Mautsystem nicht erfasst werden.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass die Positionsermittlungseinheit nicht nur Positionsdaten erhebt, sondern auch den Vergleich mit einem in der Positionsermittlungseinheit vorliegenden, elektronischen Abbild des Wegenetzes durchführt, gegebenenfalls eine Mautpflicht und deren Höhe feststellt, und schließlich die Mauthöhe einer zentralen Verwaltungseinheit übermittelt. Das würde das zu übertragende Datenvolumen zwar verringern, die Anforderungen an die Rechen- und Speicherkapazität der Positionsermittlungseinheit aber stark erhöhen. Aufgrund der hohen Anzahl der benötigten Positionsermittlungseinheiten wird somit der ökonomische Vorteil einer geringeren Datenübertragung aufgehoben. Zudem steigt auch der Wartungsbedarf, da etwa Änderungen in den mautpflichtigen Streckenabschnitten oder auch der Mauthöhe, sowie Optimierungen des elektronischen Abbildes des Wegenetzes in allen Positionsermittlungseinheiten vollzogen werden müssen.

Eine weitere Möglichkeit wird in der EP 1 200 937 vorgeschlagen, die gemäß einer Ausführungsform vorschlägt, dass die fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten über keine digitale Straßenkarte verfügen, sondern lediglich Positionsdaten bestimmen und übermitteln. Dabei wird der zentralen Mautberechnungseinheit der Eintritt in einen mautpflichtigen Streckenabschnitt über Selbstdeklaration des Fahrers mitgeteilt. Die zentrale Mautberechnungseinheit bedient sich in weiterer Folge einem Schätzverfahren, über das aus der bekannten Position und Fahrtrichtung des Fahrzeugs mögliche geographische Orte, welche das Fahrzeug im weiteren Verlauf der Fahrt passieren kann, ermittelt werden. Bei diesen geographischen Orten handelt es sich insbesondere um sogenannte virtuelle Mautstellen, die dem Mautgerät im jeweiligen Fahrzeug mitgeteilt werden. Das Fahrzeug vergleicht seine Position in weiterer Folge mit diesen virtuellen Mautstellen, und sendet bei Passieren einer solchen Mautstelle eine entsprechende Information an die Mautberechnungseinheit.

Eine solche Vorgangsweise hat aber die Nachteile, dass zunächst vergleichsweise große Datenmengen von der Mautberechnungseinheit an das fahrzeugseitige Mautgerät übertragen werden müssen, nämlich in Form der virtuellen Mautstellen. Des weiteren muss das fahrzeugseitige Mautgerät so ausgelegt sein, dass es in der Lage ist, die Information über virtuelle Mautstellen zu verarbeiten, und insbesondere den ständigen Vergleich der ermittelten Positionsdaten mit den virtuellen Mautstellen vorzunehmen. Des Weiteren birgt die anfängliche Positionsübermittlung bei Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt mittels Selbstdeklaration die Schwierigkeit der mangelnden Überprüfbarkeit einer solchen Selbstdeklaration durch das Mautsystem. Es wird zwar gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen, dass das fahrzeugseitige Mautgerät den Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt selbsttätig erkennt und meldet, in diesem Fall muss aber das Mautgerät wiederum über sämtliche Daten des elektronischen Wegenetzes verfügen, sodass diese Mautgeräte wieder entsprechend komplex ausgeführt sein müssen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine ständige Abfrage der Fahrzeugposition durch die zentrale Mautberechnungseinheit, in diesem Fall steigen aber wiederum die Kommunikationskosten.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein gattungsgemäßes Mautsystem so zu vereinfachen, dass die fahrzeugseitige Positionsermittlungseinheit möglichst einfach und daher kostengünstig aufgebaut ist, und die Kommunikationskosten aufgrund der Datenübertragung zwischen Positionsermittlungseinheit und der zentralen Mautberechungseinheit möglichst gering sind, indem der Datenaustausch minimiert wird.

Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf ein Mautsystem zur Erhebung der Mautpflicht von Fahrzeugen in einem Wegenetz mit mautpflichtigen Straßenabschnitten mit fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten und einer mit ihr in Datenverbindung stehenden, fahrzeugexternen Mautberechnungseinheit, wobei die fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten in zeitlich und/oder örtlich vorgegebenen Abständen Positionsdaten des jeweiligen Fahrzeugs ermitteln, in einer fahrzeugseitigen Speichereinheit speichern, und Positionsdaten über die Datenverbindung an die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit übermitteln, und die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit die übermittelten Positionsdaten des Fahrzeugs in ein elektronisches Abbild des Wegenetzes überträgt, und bei Ermittlung von Fahrzeugpositionen, die sich innerhalb von im elektronischen Abbild des Wegenetzes als mautpflichtig gekennzeichneten Straßenabschnitten befinden, die Mautpflicht erhebt. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass die zu den zeitlich und/oder örtlich vorgegebenen Abständen ermittelten und gespeicherten Positionsdaten über einen Abfrageparameter jeweils eindeutig identifizierbar sind, und die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit aus einer übermittelten Fahrzeugposition und ihrem Vergleich mit den mautpflichtigen Straßenabschnitten des elektronischen Wegenetzes einen Vorhersagewert für den Abfrageparameter, der einen Ein- oder Austritt in einen bzw. aus einem mautpflichtigen Straßenabschnitt identifiziert, berechnet, diesen Vorhersagewert an die jeweilige Positionsermittlungseinheit über die Datenverbindung übermittelt, und die Positionsermittlungseinheit die durch diesen Abfrageparameter identifizierten Positionsdaten an die Mautberechnungseinheit übermittelt. Die Positionsermittlungseinheit kann daher sehr einfach aufgebaut sein, weil sie lediglich Positionsdaten bestimmt und in einer internen Speichereinheit speichert. Des Weiteren identifiziert sie die Positionsdaten mithilfe eines Abfrageparameters, wie noch näher ausgeführt werden wird. Die Übermittlung einer ersten Fahrzeugposition kann etwa nach Inbetriebnahme des Fahrzeugs erfolgen. Die Mautberechnungseinheit überträgt daraufhin die übermittelte Fahrzeugposition in ein elektronisches Wegenetz, und ermittelt die nächstgelegenen, mautpflichtigen Straßenabschnitte. In weiterer Folge wird erfindungsgemäß ein Vorhersagewert für den Abfrageparameter berechnet, der eine Fahrzeugposition identifiziert, die den Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt darstellt. Dieser Vorhersagewert wird der Positionsermittlungseinheit mitgeteilt, wobei die Positionsermittlungseinheit erst wieder bei Erreichen dieses Vorhersagewerts für den Abfrageparameter mit der Mautberechnungseinheit in Kontakt tritt, indem sie ihr die durch diesen Abfrageparameter identifizierten Positionsdaten mitteilt. Daraufhin wird der Vorgang wiederholt, also ein Vergleich mit dem elektronischen Wegenetz vorgenommen, ein Vorhersagewert für den Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt errechnet, und dieser Vorheersagewert wiederum der Positionsermittlungseinheit mitgeteilt.

Die Erhebung einer ersten Fahrzeugposition, die Errechnung eines Vorhersagewerts für den Abfrageparameter, sowie die Abfrage weiterer Positionsdaten durch die Mautberechnungseinheit anhand des Vorhersagewerts kann aber auch zu beliebigen Zeitpunkten während der Fahrt des betreffenden Fahrzeuges, oder auch zu einem Zeitpunkt, bei dem das betreffende Fahrzeug seine Fahrt bereits beendet hat, stattfinden, da die durch einen Abfrageparameter identifizierten Fahrzeugpositionen in der Speichereinheit des Fahrzeugs verfügbar sind. In diesem Fall erfolgt ein Zugriff anhand errechneter Vorhersagewerte durch die Mautberechnungseinheit auf bereits vorliegende Positionsdaten. Dieser Fall wird im Folgenden auch als retrospektive Vorgangsweise bezeichnet. Werden die Vorhersagewerte hingegen während der Fahrt des betreffenden Fahrzeugs errechnet, so werden sie in der Regel Positionsdaten betreffen, die noch nicht erstellt sind. In diesem Fall erfolgt die Übermittlung der Positionsdaten, die durch den Vorhersagewert identifiziert werden, entweder aktiv durch die Positionsermittlungseinheit nach Erreichen des entsprechenden Vorhersagewerts, oder passiv nach Abfrage durch die Mautberechnungseinheit. Dieser Fall wird im Folgenden auch als prospektive Vorgangsweise bezeichnet.

Gemäß Anspruch 2 kann es sich bei dem Abfrageparameter um eine Zählvariable für einen bestimmte Positionsdaten enthaltenden Datensatz handeln, wobei der entsprechende Vorhersagewert aus dem vorgegebenen zeitlichen Abstand der Positionsermittlung, und der geschätzten Fahrzeit von einer übermittelten Fahrzeugposition bis zu einem möglichen Ein- oder Austritt in den bzw. aus dem mautpflichtigen Straßenabschnitt berechnet wird. Die Positionsermittlungseinheit ermittelt somit zu vorgegebenen zeitlichen Abständen, etwa zu jeder Sekunde, die Fahrzeugposition und speichert sie in ihrer Speichereinheit. Der Abfrageparameter ist gemäß dieser Ausführungsform lediglich eine natürliche Zahl N mit N = 1, 2, 3, usw., die den ersten, zweiten, dritten, usw. Datensatz kennzeichnet, der die zur ersten, zweiten, dritten usw. Sekunde ermittelten Positionsdaten enthält. Beträgt die von der Mautberechnungseinheit gemäß Anspruch 2 geschätzte Fahrzeit etwa zu einem möglichen Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt eine Stunde, so wäre der Vorhersagewert 3600. Die Positionsermittlungseinheit tritt somit erst bei Erreichen dieses Vorhersagewerts mit der Mautberechnungseinheit in Kontakt, also nach dem Anlegen des 3600sten Datensatzes, wobei es die diesem Datensatz entsprechenden Positionsdaten übermittelt. Die Mautberechnungseinheit stellt fest, ob bereits ein mautpflichtiger Straßenabschnitt erreicht wurde, und übermittelt einen neuen Vorhersagewert, sodass der Vorgang von neuem beginnt. Gegebenenfalls kann die Mautberechnungseinheit zusätzlich zu den Positionsdaten, die durch den dem Vorhersagewert entsprechenden Abfrageparameter identifiziert werden, auch weitere Positionsdaten abrufen, die durch einen um den Vorhersagewert variierten Abfrageparameter identifiziert werden. Das spiegelt die Tatsache wieder, dass der Vorhersagewert den erwarteten Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt mitunter nicht mit ausreichender Genauigkeit wiedergibt, oder wenn sich das Fahrzeug bereits auf einem mautpflichtigen Straßenabschnitt befindet. Befindet sich das Fahrzeug aber weiterhin weitab mautpflichtiger Straßen, wird die Übermittlung eines einzigen Datensatzes ausreichend sein. Es ist des weiteren ersichtlich, dass in jenen Fällen, wo sich das Fahrzeug in großer Entfernung zu mautpflichtigen Straßen befindet, der Vorhersagewert entsprechend groß sein wird, sodass die nächste Kontaktaufnahme durch die Positionsermittlungseinheit entsprechend spät erfolgen muss. Dadurch kann der Kommunikationsaufwand deutlich verringert werden, was die Kommunikationskosten verringert.

Im Rahmen einer retrospektiven Vorgangsweise liegt gemäß des obigen Beispiels der 3600ste Datensatz bereits vor, sodass dieser Datensatz der Mautberechnungseinheit bereits zur Verfügung steht, und von der Mautberechnungseinheit abgefragt werden kann.

Gemäß Anspruch 3 handelt es sich bei dem Abfrageparameter um eine vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke, und der entsprechende Vorhersagewert wird aus der Fahrtstreckenlänge zwischen einer übermittelten Fahrzeugposition bis zu einem möglichen Ein- oder Austritt in den bzw. aus dem mautpflichtigen Straßenabschnitt berechnet. Die Positionsermittlungseinheit kann die zurückgelegte Wegstrecke etwa mithilfe des fahrzeugseitig ohnehin vorgesehenen Kilometerzählers bestimmen, oder aus den ermittelten Positionsdaten. Der Abfrageparameter ist in diesem Fall somit etwa eine Kilometerangabe, mit der ein abgespeicherter Positionsdatensatz verknüpft wird. Die Verwendung der zurückgelegten Wegstrecke hat den Vorteil, dass die tatsächliche Bewegung des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Dabei ist auch denkbar, dass die einzelnen Datensätze erst bei Zurücklegen bestimmter Kilometerintervalle angelegt werden, sodass bei langsamer Fahrt, etwa durch großes Verkehrsaufkommen oder schlechten Fahrverhältnissen, oder auch Stillstandszeiten des Fahrzeugs, die einzelnen Datensätze in entsprechend größerem, zeitlichem Abstand angelegt werden. Im Rahmen der prospektiven Vorgangsweise wird in diesen Fällen daher der Vorhersagewert, also etwa die Fahrtstreckenlänge bis zu einem möglichen Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt, entsprechend später erreicht, und die Kontaktaufnahme mit der Mautberechnungseinheit erfolgt entsprechend später.

Gemäß Anspruch 4 handelt es sich bei dem Abfrageparameter um eine Fahrzeit des Fahrzeugs, und der entsprechende Vorhersagewert wird aus der geschätzten Fahrzeit von einer übermittelten Fahrzeugposition bis zu einem möglichen Ein- oder Austritt in den bzw. aus dem mautpflichtigen Straßenabschnitt berechnet. Die Positionsermittlungseinheit kann die verstrichene Fahrzeit einfach mithilfe eines fahrzeugseitigen Zeitgebers bestimmen, wobei der Abfrageparameter in diesem Fall eine Zeitangabe ist, mit der ein abgespeicherter Positionsdatensatz verknüpft wird. Sobald etwa im Rahmen der prospektiven Vorgangsweise der Vorhersagewert, etwa eine Stunde, er reicht ist, wird nach Versteichen einer Zeitdauer von einer Stunde die entsprechende Fahrzeugposition übermittelt.

Gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass die Positionsermittlungs-einheit die Signale eines Satellitenortungssystems verwertet. Zusätzlich kann gemäß Anspruch 6 vorgesehen sein, dass die Positionsermittlungseinheit die Signale einer Kurzstreckenfunk-Einrichtung, insbesondere DSRC (Dedicated Short Range Communication)- oder RFID (Radio Frequency Identification)-Signale, verwertet. Das ermöglicht eine Positionsübermittlung bei Empfang von Kurzstreckenfunk-Signalen, etwa bei Passieren eines durch Transponder-Technologie markierten Eintrittsbereiches in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt im Falle von RFID-Systemen. DSRC wird bei Mautsystemen bereits verwendet und bildet einen Bestandteil der OBU in LKWs zur Mauterfassung und zur Kontrolle an den Mautkontrollstellen. Es arbeitet dabei auf Basis der Infrarot- oder Mikrowellen-Technologie und wird mitunter auch zur direkten Kommunikation zwischen verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt. Die Reichweite dieser Kurzstreckenfunk-Signale beträgt dabei unter hundert Meter. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß Anspruch 7 die Positionsermittlungseinheit auch die Signale eines Mobilfunknetzes verwerten.

Ist gemäß Anspruch 8 vorgesehen, dass die Positionsermittlungseinheit zusätzlich zu den Positionsdaten auch Betriebsdaten über das Fahrzeug, insbesondere dessen Geschwindigkeit, übermittelt, so kann die Berechnung eines Vorhersagewertes durch die Mautberechnungseinheit mitunter vereinfacht werden.

Anspruch 9 bezieht sich auf die bereits erwähnte, vorteilhafte Ausführung, bei der die Mautberechnungseinheit zusätzlich zu den Positionsdaten, die durch den dem Vorhersagewert entsprechenden Abfrageparameter identifiziert werden, auch weitere Positionsdaten abruft, die durch einen um den Vorhersagewert variierten Abfrageparameter identifiziert werden.

Im Folgenden wird eine Fahrt eines Fahrzeugs und dessen Interaktion mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mautsystems im Rahmen der prospektiven Vorgangsweise beschrieben. Bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird zunächst eine erste Positionsermittlung durch die fahrzeugseitige Positionsermittlungseinheit vorgenommen und der Mautberechnungseinheit übermittelt. Das Fahrzeug meldet sich somit gewissermaßen beim Mautsystem an. Das Mautberechnungssystem überträgt daraufhin die übermittelte Fahrzeugposition in ein elektronisches Wegenetz, und ermittelt die nächstgelegenen, mautpflichtigen Straßenabschnitte. In weiterer Folge wird ein Vorhersagewert für den Abfrageparameter berechnet, der eine Fahrzeugposition identifiziert, die den Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt darstellt. Der Abfrageparameter ist etwa eine Kilometerangabe, mit der ein abgespeicherter Positionsdatensatz verknüpft wird, und der Vorhersagewert ist die Entfernung bis zum nächstgelegenen, mautpflichtigen Straßenabschnitt entlang der kürzesten Verbindung gemäß des elektronischen Wegenetzes, z.B. 70 Kilometer. Eine solche Berechnung entspricht dem Stand der Technik, und wird auch in bereits handelsüblichen Fahrzeugnavigationsgeräten vorgenommen. Der errechnete Vorhersagewert wird der Positionsermittlungseinheit übermittelt.
Das Fahrzeug ermittelt in weiterer Folge während seiner Fahrt in vorgegeben zeitlichen Abständen jeweils seine Fahrzeugposition, verknüpft sie mit der jeweils zurückgelegten Wegstrecke, und speichert jede einzelne Fahrzeugposition mit der entsprechenden Wegstrecke in seiner Speichereinheit ab. Wird der Vorhersagewert erreicht, hat also das Fahrzeug die oben genannten 70 Kilometer zurückgelegt, übermittelt es der Mautberechnungseinheit die Positionsdaten, die durch den dem Vorhersagewert entsprechenden Abfrageparameter identifiziert werden. Das Fahrzeug kann etwa eine Fahrtstrecke zurückgelegt haben, die es nicht in die Nähe eines mautpflichtigen Straßenabschnittes geführt haben. Die Mautberechnungseinheit wird dennoch einen neuen Vorhersagewert zum nächstgelegenen, mautpflichtigen Straßenabschnitt anhand der aktuellen Fahrzeugpo sition errechnen, der eine neuerliche, aber entsprechend späte Kontaktaufnahme durch die Positionsermittlungseinheit veranlassen wird.
Die Fahrt kann aber auch in die Nähe eines mautpflichtigen Straßenabschnittes geführt haben, allerdings z.B. nicht entlang der kürzest möglichen Route, sondern entlang eines Umweges. Die Mautberechnungseinheit errechnet wiederum einen neuen Vorhersagewert, also die aktuelle Entfernung zum nächstgelegenen, mautpflichtigen Straßenabschnitt, und übermittelt sie der Positionsermittlungseinheit. Dieser neue Vorhersagewert wird eine entsprechend frühere Kontaktaufnahme durch die Positionsermittlungseinheit veranlassen, da die Entfernung zum nächstgelegenen, mautpflichtigen Straßenabschnitt nun kürzer ist.
Die Fahrt kann aber auch tatsächlich entlang der kürzest möglichen Route zum nächstgelegenen, mautpflichtigen Straßenabschnitt geführt haben, so wie zunächst von der zentralen Mautberechnungseinheit angenommen wurde. In diesem Fall wird sich das Fahrzeug bereits in großer Nähe zum mautpflichtigen Straßenabschnitt befinden, oder sie bereits erreicht haben. Hier kann es vorteilhaft sein, wenn die Mautberechnungseinheit zusätzlich zu den Positionsdaten, die durch den dem Vorhersagewert entsprechenden Abfrageparameter identifiziert werden, auch weitere Positionsdaten abruft, die durch einen um den Vorhersagewert variierten Abfrageparameter identifiziert werden. Die Mautberechnungseinheit greift somit auf mehrere Datensätze in der Speichereinheit der Positionsermittlungseinheit zu, um etwa das Passieren eines bestimmten geographischen Eintrittsbereiches in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt bestimmen zu können, und die Mauterhebung somit genauer zu gestalten.
Bei der Berechnung des Vorhersagewerts können außerdem unterschiedliche Faktoren wie Witterungsverhältnisse, Ergebnisse aus Verkehrsflussmessungen, durchschnittliche Fahrgeschwindigkeiten usw. berücksichtigt werden. Wie bereits erwähnt wurde, hat die Verwendung der zurückgelegten Wegstrecke aber den Vorteil, dass die tatsächliche Bewegung des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Bei langsamer Fahrt, etwa durch großes Verkehrsaufkommen oder schlechten Fahrverhältnissen, oder auch Stillstandszeiten des Fahrzeugs, wird der Vorhersagewert, also etwa die Fahrtstreckenlänge bis zum erwarteten Eintritt in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt, entsprechend später erreicht, und die Kontaktaufnahme mit der Mautberechnungseinheit erfolgt entsprechend später.
Falls die Mautberechnungseinheit anhand der übermittelten Positionsdaten feststellt, dass sich das Fahrzeug auf einem mautpflichtigen Straßenabschnitt befindet, berechnet es einen Vorhersagewert für den Abfrageparameter, bei der ein Austritt aus dem mautpflichtigen Straßenabschnitt zu erwarten ist, und übermittelt diesen Vorhersagewert der Positionsermittlungseinheit. Bei Erreichen dieses Vorhersagewerts meldet sich die Positionsermittlungseinheit wieder bei der Mautberechnungseinheit und übermittelt ihr die diesem Vorhersagewert entsprechenden Positionsdaten. Falls diese Positionsdaten ergeben, dass sich das Fahrzeug bereits wieder außerhalb eines mautpflichtigen Straßenabschnittes befindet, kann eine Maut errechnet und dem Mautteilnehmer verrechnet werden. Dabei kann die Mautberechnungseinheit wiederum auf mehrere Datensätze in der Speichereinheit der Positionsermittlungseinheit zugreifen, um etwa das Passieren eines bestimmten geographischen Austrittsbereiches aus einen mautpflichtigen Straßenabschnitt bestimmen zu können, und die Mauterhebung somit genauer zu gestalten. Die Verrechnung kann anhand bekannter Zahlungsvarianten wie Pre-Paid- oder Post-Paid-Accounting-Systemen erfolgen. Im ersten Fall wird die Mautgebühr von einem vorher bezahlten Guthaben abgebucht, und im zweiten Fall erhält der Mautteilnehmer eine Rechnung über die Mautgebühr zugestellt. Bei der Mautberechnung können auch Informationen über die Fahrzeugkategorie herangezogen werden, die bei der zentralen Mautberechnungseinheit über den jeweiligen Mautteilnehmer vermerkt sind. Erfolgen Änderungen in der Fahrzeugkategorie, etwa bei Verwendung eines Anhängers, so können diese Änderungen von der Positionsermittlungseinheit gemeinsam mit den Positionsdaten übermittelt werden.
Im Rahmen einer retrospektiven Vorgangsweise erfolgen die oben beschriebenen Schritte in analoger Weise. Der Unterschied liegt lediglich darin, dass die von der Mautberechnungseinheit abgerufenen Positionsdaten in der Speichereinheit des betreffenden Fahrzeugs bereits vorliegen. Die Erhebung einer ersten Fahrzeugposition, die Errechnung eines Vorhersagewerts für den Abfrageparameter, sowie die Abfrage weiterer Positionsdaten durch die Mautberechnungseinheit anhand des Vorhersagewerts können daher auch zu beliebigen Zeitpunkten während der Fahrt des betreffenden Fahrzeuges, oder auch zu einem Zeitpunkt, bei dem das betreffende Fahrzeug seine Fahrt bereits beendet hat, stattfinden.
Wie bereits erwähnt wurde, kann die Positionsermittlungseinheit zur Bestimmung der Fahrzeugposition etwa die Signale eines Satellitenortungssystems verwerten. Dabei wird die Positionsermittlungseinheit zweckmäßigerweise aus den vom Satellitenortungssystem empfangenen Positionsbestimmungssignalen die Position ermitteln, und bereits die errechneten Positionsdaten der Mautberechnungseinheit übermitteln, um die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren. Zusätzlich kann aber auch vorgesehen sein, dass die Positionsermittlungseinheit die Signale einer Kurzstreckenfunk-Einrichtung, insbesondere DSRC- oder RFID-Signale, verwertet. Das ermöglicht eine Positionsübermittlung bei Empfang von Kurzstreckenfunk-Signalen, etwa bei Passieren eines durch Transponder-Technologie markierten Eintrittsbereiches in einen mautpflichtigen Straßenabschnitt, wie bereits erwähnt wurde.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Positionsermittlungseinheit zur Positionsbestimmung auch die Signale eines Mobilfunknetzes verwertet. Für die Datenübermittlung von der Positionsermittlungseinheit mit der zentralen Mautberechnungseinheit kann etwa ein GSM-Mobilfunknetz vorgesehen sein, wozu etwa die Positionsermitt lungseinheit mit einem Endgerät eines GSM-Funknetzes ausgestattet ist. Zur Kommunikation empfiehlt sich dabei insbesondere die GPRS-Technik (Global Packet Radio Service), sowie die UMTS-Technologie (Universal Mobile Telephone System).
Die Speichereinheit der Positionsermittlungseinheit muss hinsichtlich praktisch relevanter Kommunikationsintervalle mit der zentralen Mautberechnungseinheit entsprechend groß dimensioniert sein, damit die ermittelten Positionsdaten problemlos abgespeichert werden können. Es ist aber vorteilhaft, auch das Überschreiben von nicht mehr benötigten Positionsdaten vorzusehen. Das kann etwa nach Verstreichen längerer Zeitintervalle vorgesehen sein, oder nach der Ermittlung von Fahrzeugpositionen außerhalb mautpflichtiger Straßenabschnitte.
Somit werden mithilfe der Erfindung gattungsgemäße Mautsysteme sehr vereinfacht, da die fahrzeugseitige Positionsermittlungseinheit einfach und daher kostengünstig aufgebaut sein kann. Auch die Kommunikationskosten aufgrund der Datenübertragung zwischen Positionsermittlungseinheit und der zentralen Mautberechungseinheit werden möglichst gering gehalten, da der Datenaustausch minimiert wird.

Claims

Mautsystem zur Erhebung der Mautpflicht von Fahrzeugen in einem Wegenetz mit mautpflichtigen Straßenabschnitten mit fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten und einer mit ihr in Datenverbindung stehenden, fahrzeugexternen Mautberechnungseinheit, wobei die fahrzeugseitigen Positionsermittlungseinheiten in zeitlich und/oder örtlich vorgegebenen Abständen Positionsdaten des jeweiligen Fahrzeugs ermitteln, in einer fahrzeugseitigen Speichereinheit speichern, und Positionsdaten über die Datenverbindung an die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit übermitteln, und die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit die übermittelten Positionsdaten des Fahrzeugs in ein elektronisches Abbild des Wegenetzes überträgt, und bei Ermittlung von Fahrzeugpositionen, die sich innerhalb von im elektronischen Abbild des Wegenetzes als mautpflichtig gekennzeichneten Straßenabschnitten befinden, die Mautpflicht erhebt, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den zeitlich und/oder örtlich vorgegebenen Abständen ermittelten und gespeicherten Positionsdaten über einen Abfrageparameter jeweils eindeutig identifizierbar sind, und die fahrzeugexterne Mautberechnungseinheit aus einer übermittelten Fahrzeugposition und ihrem Vergleich mit den mautpflichtigen Straßenabschnitten des elektronischen Wegenetzes einen Vorhersagewert für den Abfrageparameter, der einen Ein- oder Austritt in einen bzw. aus einem mautpflichtigen Straßenabschnitt identifiziert, berechnet, diesen Vorhersagewert an die jeweilige Positionsermittlungseinheit über die Datenverbindung übermittelt, und die Positionsermittlungseinheit die durch diesen Abfrageparameter identifizierten Positionsdaten an die Mautberechnungseinheit übermittelt.
Mautsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Abfrageparameter um eine Zählvariable für einen bestimmte Positionsdaten enthaltenden Datensatz handelt, und der entsprechende Vorhersagewert aus dem vorgegebenen zeitlichen Abstand der Positions ermittlung, und der geschätzten Fahrzeit von einer übermittelten Fahrzeugposition bis zu einem möglichen Ein- oder Austritt in den bzw. aus dem mautpflichtigen Straßenabschnitt berechnet wird.
Mautsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Abfrageparameter um eine vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke handelt, und der entsprechende Vorhersagewert aus der Fahrtstreckenlänge zwischen einer übermittelten Fahrzeugposition bis zu einem möglichen Ein- oder Austritt in den bzw. aus dem mautpflichtigen Straßenabschnitt berechnet wird.
Mautsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Abfrageparameter um eine Fahrzeit des Fahrzeugs handelt, und der entsprechende Vorhersagewert aus der geschätzten Fahrzeit von einer übermittelten Fahrzeugposition bis zu einem möglichen Ein- oder Austritt in den bzw. aus dem mautpflichtigen Straßenabschnitt berechnet wird.
Mautsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsermittlungseinheit die Signale eines Satellitenortungssystems verwertet.
Mautsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsermittlungseinheit die Signale einer Kurzstreckenfunk-Einrichtung, insbesondere DSRC (Dedicated Short Range Communication)- oder RFID (Radio Frequency Identification)-Signale, verwertet.
Mautsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsermittlungseinheit die Signale eines Mobilfunknetzes verwertet.
Mautsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsermittlungseinheit zusätzlich zu den Positionsdaten auch Betriebsdaten über das Fahrzeug, insbesondere dessen Geschwindigkeit, übermittelt.
Mautsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mautberechnungseinheit zusätzlich zu den Positionsdaten, die durch den dem Vorhersagewert entsprechenden Abfrageparameter identifiziert werden, auch weitere Positionsdaten abruft, die durch einen um den Vorhersagewert variierten Abfrageparameter identifiziert werden.