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Die Erfindung betrifft eine Mautkontrolleinrichtung, ein Verfahren zum Bereitstellen von Daten, eine Rechenanordnung und ein Verfahren zum Überwachen eines Mautsystems. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium zur Durchführung des Verfahrens.
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Stand der Technik
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Unter einer Maut ist eine Gebühr zu verstehen, die für die Nutzung von Verkehrsbauwerken, wie bspw. Straßen, Brücken und Tunneln, erhoben wird. Mautsysteme unterschiedlicher Art, diese unterscheiden sich insbesondere in der Art, wie die Gebühr eingezogen wird, werden in immer mehr Ländern im Straßenverkehr eingesetzt. Dabei gibt es verschiedene Ausführungen bzw. Ausprägungen. So sind bspw. Mautsysteme bekannt, die Mautstationen einsetzen, an denen die Gebühr zu entrichten ist. Dies ist jedoch ein teures und veraltetes System. Daneben gibt es Vignettensysteme, bei denen für verschiedene Zeiträume abgerechnet wird. Schließlich sind auch Systeme bekannt, bei denen die tatsächlich gefahrene Strecke abgerechnet werden. Solche Systeme werden auf Autobahnen und ausgewählten Bundesstraßen zur Erhebung einer Lkw-Maut eingesetzt.
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Es ist zu beachten, dass die Erhebung einer differenzierten individuellen Mautgebühr in Abhängigkeit verschiedener Parameter, wie bspw. Strecke, Tageszeit, Straßenart, Auslastung usw., angestrebt wird. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, diese Parameter zu erfassen. So kann eine Anmeldung und Abrechnung über das Internet einschließlich einer Nummernschilderfassung an Autobahn-Auffahrten erfolgen. Daneben ist der Einsatz versiegelter GPS-gestützter Boxen, wie bspw. bei dem Lkw-Mautsystem in der Bundesrepublik Deutschland, bekannt.
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In allen Fällen müssen jedoch Kontrollsysteme eingesetzt werden, im folgenden als Mautkontrollsysteme bzw. Mautkontrolleinrichtungen bezeichnet, die Mautsünder erkennen und Angaben zu diesen an einen Betreiber weiterleiten, der dann geeignete Gegenmaßnahmen einleiten kann. Mautsünder können dabei jedoch ohne Mauterfassungssystem eine mautpflichtige Straße befahren oder das entsprechende Mauterfassungssystem manipulieren. Der Wunsch nach einer mehr oder weniger lückenlosen Überprüfung nicht nur aus Sicht des Betreibers ist nachvollziehbar.
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Im Rahmen der Kontrolle dürfen typischerweise folgende Daten erhoben, gespeichert, genutzt und übermittelt werden:
- - Bild des Fahrzeugs,
- - Name der Person, die das Fahrzeug führt,
- - Ort und Zeit der mautpflichtigen Benutzung mautpflichtiger Straßen,
- - Kennzeichen des Fahrzeugs oder der Fahrzeugkombination,
- - für die Mauthöhe maßgebliche Merkmale des Fahrzeugs oder der Fahrzeugkombination.
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Diese Daten dürfen ausschließlich zum Zweck der Überwachung der Einhaltung der Vorschriften verarbeitet und genutzt werden. Eine Übermittlung, Nutzung oder Beschlagnahme dieser Daten nach anderen Vorschriften ist unzulässig.
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Für die Überprüfung gibt es verschiedene, meist in Kombination eingesetzte Möglichkeiten:
- - stationäre permanente automatische Überwachungssysteme, z. B. für Lkw-Maut in Deutschland an neuralgischen Punkten,
- - mobile Kontrollsysteme, die an verschiedenen, wechselnden Orten aufgebaut werden können, während der automatischen Überwachung aber stationär betrieben werden, z. B. Systeme für Bundesstraßen, oder eine sehr teure Lösung zur Überprüfung der Vignette,
- - mobile Kontrollen, die mit hohem Personalaufwand Stichproben auf mautpflichtigen Straßen durchführen.
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Zu beachten ist, dass in modernen Fahrzeugen bereits vorgesehen sind:
- - Kamerasysteme zum Erkennen von Fahrzeugen und Schildern, teilweise inklusive Schriftzeichenerkennung,
- - Radar- oder US-Systeme zur Geschwindigkeitserkennung von Fahrzeugen,
- - GPS zur Ermittlung einer Ortsposition,
- - Navigationsgerät mit Karteninformationen,
- - Verbindungsmöglichkeit zu einem zentralen Server, was nachfolgend als „Cloud“ bezeichnet wird, z. B. mittels einer integrierten SIM-Karte oder eines an dem Fahrzeug angemeldeten Mobiltelefon, z. B. über Bluetooth oder USB.
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Weiterhin gibt es Systeme, die mittels einer Vielzahl von Sensorknoten eine große Menge von Daten in der Cloud erfassen, diese über intelligente Data-Mining-Methoden auswerten und Unternehmen und/oder Endanwendern in einer aufbereiteten Form zur Verfügung stellen und so einen deutlichen Mehrwert darstellen. Unter Data-Mining versteht man die systematische Anwendung statistischer Methoden auf große Datenbestände. Ein Beispiel für ein derartiges System ist eine Live-Verkehrs-Anzeige, die Mithilfe von aktuellen GPS-Positionsinformationen von Mobilfunktelefonen durch deren Zusammenführung in der Cloud die aktuelle Verkehrslage ziemlich exakt ermitteln und diese für den Endnutzer zur Verfügung stellt. Ein Begriff in diesem Zusammenhang ist das Internet der Dinge (Internet of Things: loTs)
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Die voranstehend beschriebenen Verfahren und Systeme zur Überprüfung der Mautteilnehmer haben alle den Nachteil, dass sie sehr teuer und auf wenige Standpunkte beschränkt sind. Damit ist eine flächendeckende Überprüfung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht sinnvoll.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden eine Mautkontrolleinrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 4, eine Rechenanordnung gemäß Anspruch 6 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgestellt. Es werden weiterhin ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein maschinenlesbares Speichermedium nach Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Das vorgestellte Verfahren realisiert über eine geeignete Kombination von verschiedenen Sensoren, unter anderem der Kamera und des GPS im Automobil sowie einer Aggregation der erfassten Informationen in einer Cloud, eine Überprüfung von Mautteilnehmern auf mautpflichtigen Straßen mittels einer Mautkontrolleinrichtung. Die Umsetzung kann Anforderungen hinsichtlich des Datenschutzes berücksichtigen. Eine Cloud ist ein Bereich auf einem Rechner oder einem Rechnerverbund, der Programme und Daten enthält, auf die von einem entfernten Rechner zugegriffen werden kann.
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Im Gegensatz zu bekannten Verfahren greift das beschriebene Verfahren auf eine bereits bestehende Infrastruktur anderer Verkehrsteilnehmer im Fahrzeug zurück und ist damit kostengünstig und flächendeckend nicht nur für einen Einsatz auf Hauptverkehrsstraßen möglich. Dabei erfolgt eine cloudbasierte Verwertung von Informationen zur Überprüfung von Mautteilnehmern mittels einer Mautkontrolleinrichtung, welche moderne Fahrerassistenzsysteme bereits fast vollständig erfassen:
- - vor dem eigenen Fahrzeug befindliche oder entgegenkommende Fahrzeuge inklusive Bild des Nummernschilds und Fahrzeugs mittels Kamera, was heutzutage selbst bei Nacht möglich ist,
- - mittels GPS der Ort des erfassten Fahrzeugs,
- - Geschwindigkeit des Fahrzeugs, um zwischen fahrenden und geparkten Fahrzeugen zu unterscheiden.
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Diese Daten können mittels einer in modernen Fahrzeugen ebenfalls vorhandenen Schnittstelle einer in der Cloud befindlichen zentralen Verwertungsstelle ggf. verschlüsselt übermittelt werden. Dazu wird die Identität des eigenen Fahrzeugs nicht zwingend benötigt. Aus diesen Daten können zumindest fast alle Informationen für eine einfache und differenzierte Mauterhebung gewonnen werden, bis auf bestimmte Fahrzeugtypinformationen, wie bspw. die Achszahl bei Lkws usw.
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Diese Daten können über viele Fahrzeuge in der Cloud statistisch über eine große Informationsdatenbasis ausgewertet werden, um folgenden Problemen vorzubeugen:
- - Schwächen in der Erkennungsleistung, insbesondere bei Nacht, z. B. haben die eingesetzten Systeme zur kamerabasierten Nummernschildüberwachung in London einen Fehler von 10 %, der allerdings bei mehrfacher Datenauswertung auf unter 2% reduziert werden kann. Da bei dem hierin beschriebenen Ansatz viele Fahrzeuge Informationen der Cloud bereitstellen, kann ein sehr geringer Fehler selbst in schwierigen Situationen erwartet werden. Im einfachsten Fall wird ein Straßenteilnehmer erst dann in der Cloud zum Abgleich mit dem Mautsystem herangezogen, wenn er mehrfach identifiziert wurde,
- - Manipulation des Überprüfungssystems in der Mautkontrolleinrichtung. Diesem kann vorgebeugt werden, indem in der Cloud die Informationen mehrerer unterschiedliche Verkehrsteilnehmer zur Überprüfung eines mautrelevanten vorausfahrenden oder entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers herangezogen werden.
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Der Abgleich der gewonnen Informationen in der Cloud mit in einem Mautsystem hinterlegten Daten sowie die Erhebung der Gebühr kann dann wie in bereits bestehenden Systemen erfolgen. Mautsünder bzw. Auffälligkeiten, bspw. durch falsch angegebene Daten, ein manipuliertes Mauterfassungssystem oder ein manipuliertes Überprüfungssystem bzw. Mautkontrollsystem werden bspw. dadurch erkannt, dass die in der Cloud erfassten Daten von Mautteilnehmern nicht mit den hinterlegten Daten im Mautsystem übereinstimmen.
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Die Daten der vorgestellten cloudbasierten Mautkontrolleinrichtung können gegen Gebühr an den Mautbetreiber verkauft werden oder es können andere Anbieter als Mautbetreiber, ggf. in Kooperation, auftreten. Teure stationäre oder mobile Mautkontrollsystem sind nicht oder nur in geringer Anzahl an kritischen Punkten notwendig. Verkehrsteilnehmern, die ihre Daten für die Mautkontrolleinrichtung zur Verfügung stellen, können z. B. einen Teil der Mautgebühren erlassen werden.
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Das vorgestellte Verfahren hat, zumindest in einigen der Ausführungen, folgende Vorteile:
- - nahezu lückenlose Überprüfungen ohne Infrastruktur-Investitionen möglich, da selbst kleine Straßen vor anderen Verkehrsteilnehmern mit der vorgestellten Mautkontrolleinrichtung befahren werden. Bei entsprechender Verbreitung dieser Mautkontrolleinrichtung wird die „zufällige“ Stichprobe so groß, dass es fast nicht mehr möglich ist, sich der Maut zu entziehen,
- - wichtige Straßen werden automatisch häufiger geprüft, da sie öfter von Verkehrsteilnehmern mit der vorgestellten Mautkontrolleinrichtung befahren werden,
- - das System adaptiert quasi sofort auf neu gebaute Straßen oder Umleitungen,
- - durch die sehr hohe Stichprobendichte bei den Überprüfungen können auch die differenziertesten Mautmodelle, wie bspw. Ort, Tageszeit, Verkehrsdichte usw., umgesetzt werden. Für nicht erfassbare Informationen, wie bestimmte Fahrzeugtypdetails, z. B. die Achszahl, können wenige stationäre Systeme an neuralgischen Punkten bestehen bleiben, denn diese nicht erfassbaren Details ändern sich äußerst selten oder gar nie und müssen daher auch nur sehr selten mit der Datenbank des Mautbetreibers abgeglichen werden,
- - der Hardware-Aufwand ist gering, es handelt sich mehr um eine geschickte Verwertung im Fahrzeug inklusive Cloud-Zugriff sowie die Infrastruktur der Cloud an sich. Allerdings könnte diese mit anderen, ähnlichen cloudbasierten Projekten geteilt werden,
- - bis auf gesetzliche Aspekte weltweit einsetzbar, sofern genügend Fahrzeuge mit entsprechenden Assistenzsystemen und der beschriebenen Mautkontrolleinrichtung dort eingesetzt werden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Mautkontrolleinrichtung zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens.
- 2 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf von Ausführungen der vorgestellten Verfahren.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischen Darstellung ein Fahrzeug, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Dieses Fahrzeug 10 weist eine Ausführung einer Mautkontrolleinrichtung 12 auf, die in Verbindung mit einer Cloud 14 steht. Diese Cloud 14 wird von einer Rechenanordnung bereitgestellt, die wiederum durch eine zentrale Recheneinrichtung oder ein dezentrales bzw. verteiltes Rechnersystem gegeben ist. Die Cloud 14 umfasst Daten und Programme, auf die die Mautkontrolleinrichtung 12 zugreifen kann, insbesondere stellt die Mautkontrolleinrichtung 12 der Cloud 14 Daten zur Verfügung. Die Cloud 14 stellt eine zentrale Datenbank zur Verfügung.
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In der Mautkontrolleinrichtung 12 sind drei Module vorgesehen, nämlich ein Modul Positioniersystem 20, ein Modul Sensorik 22 und ein Modul Schnittstelle zur Datenbank 24. In der Cloud 14 sind ein Modul Schnittstelle zu Mautkontrolleinrichtungen 30 und ein Modul Datenbankabgleich 32 vorgesehen. Der Aufbau der cloudbasierten Mautkontrolleinrichtung 12 lässt sich somit in dieser Ausführung in drei Module gliedern, die mit den beiden Modulen der Cloud 14 zusammenwirken. Auf das Zusammenwirken bzw. Zusammenspiel wird nachstehend eingegangen.
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Das Modul Positioniersystem 20, das bspw. ein Globales Positioniersystem (GPS) umfasst, ermittelt die Position des Fahrzeugs 10 und ordnet diese optional mittels einer in einem ggf. vorhandenen Navigationsgerät hinterlegten Karte der zugehörigen Straße zu. Befindet sich das Fahrzeug 10 nicht auf einer mautrelevanten Straße, wird das Modul Sensorik 22 nicht eingeschalten. Dies kann entweder über das Modul Datenbank 24 abgefragt werden oder ist in der Karte hinterlegt.
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Das Modul Sensorik 22 im Fahrzeug 10 nutzt die Sensorik bestehender Fahrerassistenzsysteme zur Erfassung aller relevanten Daten bzw. Informationen für die Mautkontrolleinrichtung 12. Informationen sind bspw.:
- - Bilder entgegenkommender oder vorausfahrender Fahrzeuge inklusive Nummernschild, bspw. mittels einer Kamera,
- - eine Einschätzung, ob die erfassten Fahrzeuge gerade die Straße aktiv befahren und daher für die Mautkontrolleinrichtung relevant sind, diese Informationen können auch von dem Modul Positioniersystem 20 geliefert werden, dafür können bspw. Informationen über die Fahrspur, mittels einer Kamera, und die Geschwindigkeit, mittels Kamera, Radar, Ultraschall, herangezogen werden, diese Informationen werden typischerweise aus rechtlichen Gründen nicht übertragen, sondern nach der Einschätzung sofort verworfen,
- - eine Klassifikation des Fahrzeugtyps, falls dies möglich ist, wie Pkw, Lkw usw., mittels einer Kamera oder Radar.
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Informationen von Fahrzeugteilnehmern die nicht mautrelevant sind werden aus rechtlichen Gründen typischerweise sofort verworfen.
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Das Modul Schnittstelle zur Datenbank 24 vernetzt das Fahrzeug 10 mit einer zentralen Datenbank, z. B. über ein Handynetz mittels eingebauter SIM-Karte oder ein angekoppeltes Mobilfunktelefon.
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In der Mautkontrolleinrichtung 12, wobei hierfür noch ein weiteres Modul vorgesehen sein kann, werden alle lokalen Informationen der einzelnen vernetzen Fahrzeuge und diese über eine geeignete Fusionsstrategie mittels der Positionsinformation oder Straßeninformationen in einer globalen Karte eingetragen. Mittels Standardalgorithmen zur Texterkennung kann die Identität bzw. ID des Nummernschilds in den Bildern der relevanten Verkehrsteilnehmer extrahiert werden. Ob dies aus Datenkompressionsgründen noch im Fahrzeug geschieht oder aus besserer Beweisbarkeit in der Cloud kann entschieden werden. Beide Ausführungen sind möglich.
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Über Statistik und geeignete Filter für Fehlmessungen bzw. Falscherkennung der ID werden dann Mautteilnehmer sowie optional Zeitraum, Strecke, Straßenart, Fahrzeugart usw. identifiziert, wobei die Informationen einzelner Fahrzeuge mit Mautkontrolleinrichtung dabei aus Sicherheits- und Robustheitsgründen nur einen Teil zur Entscheidung beitragen. Im einfachsten Fall müssen bspw. n aus m verschiedenen Fahrzeugen mit Mautkontrolleinrichtung zum selben Ergebnis kommen.
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Das Modul Schnittstelle zu Mautkontrolleinrichtungen 30 stellt die Kommunikation zwischen der Cloud 14 und einer beliebigen Anzahl an Verkehrsteilnehmern, die Daten liefern, bereit.
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Das Modul Datenabgleich 32 ermöglicht die Verwertung der in der Cloud 14 gesammelten Daten, indem Mautteilnehmer und optional die vorstehend genannten Zusatzinformationen an den Mautbetreiber gesandt werden und dieser sie abgleicht oder direkt auf die hinterlegten Mautdaten zugegriffen werden und nur Mautsünder bzw. statistische Auffälligkeiten an den Betreiber gemeldet werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch bereits eine Auswertung der Daten im Fahrzeug 10, insbesondere in der Mautkontrolleinrichtung 12, stattfinden.
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Bei Mautsündern bzw. statistischen Auffälligkeiten stimmen die erfassten Daten der Cloud 14 nicht oder nur teilweise mit den hinterlegten Mautdaten überein bzw. sind nicht vorhanden. Zu beachten hierbei ist, dass die Daten entsprechend den gesetzlichen Regeln behandelt werden müssen.
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Ein Vorteil der vorgestellten Mautkontrolleinrichtung 10 besteht darin, dass die Informationen über mautrelevante Teilnehmer in der Cloud 14 dort am verlässlichsten bzw. aktuellsten sind, wo die wichtigsten Verkehrsknotenpunkte sind. Dort fahren im Verhältnis auch die meisten Fahrzeuge und damit mobile Mautkontrolleinrichtungen und sorgen dafür, dass „quasi umsonst“ die Informationen in der Cloud 14 aktualisiert werden. Selbstverständlich können auch bestehende, ggf. stationäre Informationssysteme über entsprechende Schnittstellen in die globale Karte der Cloud 14 integriert werden.
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In 2 ist ein möglicher Ablauf der vorgestellten Verfahren in einem Flussdiagramm wiedergegeben, um das Zusammenwirken der verschiedenen Verfahren zu verdeutlichen. In einem ersten Schritt 50 bestimmt eine Mautkontrolleinrichtung mit dem Modul Positioniersystem die Position des Fahrzeugs, in dem diese Mautkontrolleinrichtung vorgesehen ist. Wird festgestellt, dass dieses sich auf einer mautpflichtigen Straße befindet, so werden in einem nächsten Schritt 52 Daten zu anderen Verkehrsteilnehmern, die sich ebenfalls auf dieser Straße befinden, erfasst. Diese Daten werden an eine Datenbank, in diesem Fall eine Cloud, in einem Schritt 54 übermittelt.
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Die Daten werden in der Datenbank in einem Schritt 56 mit bereits vorhandenen Daten abgeglichen und ausgewertet. Die ausgewerteten Daten werden abschließend in einem Schritt 58 an den Mautbetreiber übermittelt. Es kann in einer alternativen Ausführung vorgesehen sein, dass der Mautbetreiber selbst die Datenbank betreibt.
