EP3012810A1 - Verfahren und Onboard Unit (OBU) für die Mauterfassung - Google Patents

Verfahren und Onboard Unit (OBU) für die Mauterfassung Download PDF

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EP3012810A1
EP3012810A1 EP14189554.0A EP14189554A EP3012810A1 EP 3012810 A1 EP3012810 A1 EP 3012810A1 EP 14189554 A EP14189554 A EP 14189554A EP 3012810 A1 EP3012810 A1 EP 3012810A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
obu
vehicle
distance
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14189554.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marte Gerhard
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP14189554.0A priority Critical patent/EP3012810A1/de
Priority to EP15784334.3A priority patent/EP3210194A1/de
Priority to PCT/EP2015/074252 priority patent/WO2016062712A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for toll collection and an onboard unit (OBU) for carrying out the method, in particular travel distance and time data acquisition, according to the preambles of claims 1 and 13.
  • OBU onboard unit
  • onboard equipment that implements at least one in-use link usage calculation system.
  • the equipment includes a vehicle position data providing vehicle position device, a map memory containing one or more maps, a map comparison device that receives vehicle position data from the vehicle position device and map data from the map memory, compares them and determines therefrom the route usage data, a communication device in the form of a GSM / GPRS communication device Receives data for the route usage calculation and sends it to a background device.
  • the on-vehicle equipment may switch between two comparison modes, an off-vehicle map comparison mode in which the data received and transmitted from the communication device is the changing vehicle position data from the vehicle positioning device, and a vehicle-side map comparison mode in which the data received and transmitted by the communication device is the one Track usage data from the card comparison device is.
  • an off-vehicle map comparison mode in which the data received and transmitted from the communication device is the changing vehicle position data from the vehicle positioning device
  • a vehicle-side map comparison mode in which the data received and transmitted by the communication device is the one Track usage data from the card comparison device is.
  • the location and time of entry and exit from a zone can also be recorded.
  • at least one surface in the form of a polygon is stored in the equipment or in a trailing computer.
  • only one surface in the form of a polygon corresponding to the paid area must be stored in the on-board equipment, but information about the distance traveled within the area may well be recorded for purposes of proof. In the case of highways, the distance covered can either
  • the WO 03/098556 discloses an evaluation system for determining the time and / or distance traveled by a vehicle in a particular zone.
  • the Zone is defined as a geographic polygon corresponding to larger streets.
  • the system calculates the distance traveled in a combination of corridors and polygon zones and spent time.
  • the evaluation system needs only a limited accuracy for the position determination, since only usage and time information within each zone are determined.
  • the EP-A-1 696 208 discloses a method with which vehicles can be detected reliably when driving in and out of a certain area in a simple manner and with the simplest possible processing and calculation of data. This object is achieved by taking into account not only pure position data of the vehicle derived therefrom information such as the direction of travel. In the process, surfaces in the form of polygons are placed over entrances and exits and it is determined whether a vehicle is in such an area or not. If the vehicle is in the area, its direction of travel is additionally determined by comparing it with a direction-dependent attribute of the area. This has the advantage that a crossing of the surface is mistakenly regarded as driving on the geographical area associated with the surface.
  • the area may be superimposed on the coordinates of a geographic area, eg, a city, covering at least a portion of the geographic area to detect entry and exit from the geographic area.
  • the device used for the implementation is connected to a computer center in a communication connection, via which data (results of the comparison operation) and an identification data of the vehicle can be transmitted.
  • the WO 2009/146948 describes a method for collecting a motor vehicle toll using satellite and / or mobile telephone location, in which method at least one vehicle device on the basis of detected location data and stored tariff data fee data are determined, between the vehicle unit and a central system Established communication link, and for all actions of data transmission and billing authenticated certificates and digital signatures are used to ensure access, billing and tamper resistance.
  • predetermined location data which are respectively required as a function of the current vehicle position are transmitted from the central system via the communication connection to the vehicle device in order to minimize the data stored in the vehicle device to reduce.
  • repeatedly used location data remain permanently stored in the vehicle unit.
  • the given location data may include information about the network availability of the communication link as well as about the local quality of GPS signals.
  • any time- and / or km-dependent toll system can be technically realized with a GPS track recording (track log).
  • the evaluation of the lane data can take place both in a vehicle device itself or on a server.
  • the biggest drawback, however, is that even if the aforementioned techniques were to work perfectly, the data protection authorities of many countries prohibit the transmission, storage or evaluation of route and speed data to a server, since the privacy of the driver can be violated.
  • the height of the highway toll for eg trucks depends among other things on the total number of axles or the total weight.
  • the total number of axles and the total weight are composed of the towing vehicle and the towed vehicle.
  • the driver Before driving on a toll road with a trailer or semitrailer, the driver must enter the appropriate number of axles or the total weight of his vehicle combination in an on-vehicle data acquisition module (OBU).
  • OBU on-vehicle data acquisition module
  • the OBU of the towing vehicle at toll bridges and / or control points sends, in addition to the OBU-ID and other information, the number of axles and / or the total weight specified by the driver.
  • control bodies have different technologies for determining the real number of axles or the total real weight.
  • the photo becomes with the mark of the pulling Vehicle is stored as evidence and forwarded to the authorities or operators of the traffic toll road for follow-up (the license plate of the towed vehicle is irrelevant).
  • Tolls can be billed to individual vehicles using the systems mentioned above to record the distance covered.
  • Tolls can be billed to individual vehicles using the systems mentioned above to record the distance covered.
  • composite vehicle combinations consisting of a towing vehicle and a trailer, however, there are no solutions that would allow automatic billing of tolls. Rather, it is the case that the truck driver must manually record the presence or absence of a trailer and enter it into a billing device.
  • truck trailers or truck semi-trailers on highway or expressway routes may be automatically manned, i. be charged with user charges.
  • the subordinate roads lack an automated bounce control. It also lacks the involvement of the trailer or semitrailer plate for bounce control.
  • the object of the present invention is to provide a self-sufficient, automatically operating, driver input-independent data acquisition system for toll collection.
  • One goal is to provide a method and an OBU that can be used to record toll data either for driving on highways and / or low-level roads such as highways, without the need for expensive installations.
  • Yet another objective is to propose an OBU and a method that complies with the selective privacy laws in the various countries (e.g., no transmission of driving profile data to a central computer).
  • Yet another goal is to propose an OBU and a method that is parallel compatible with all existing toll systems, ie, that the toll data calculated by the OBU match the calculated toll data of the respective foreign system.
  • Another aim is to determine, without driver intervention, whether or not there is a vehicle combination of towing vehicle and trailer. Another goal is that no complex control systems for determining a vehicle combination, the total number of axles and the total weight are needed and the system can thus be used on subordinate roads with any number of intersections. Yet another goal is to be able to control the vehicle combination from behind (e.g., OCR (optical character recognition) camera image of the trailer license plate) for proper coupling with a towing vehicle registered in the system.
  • OCR optical character recognition
  • the subject of the present invention is a method for detecting the distance traveled by a vehicle on a toll road.
  • a check is made on the basis of the geographic coordinates of a vehicle as to whether this area liable to use tolls is traveling or staying there by monitoring access to and leaving these areas.
  • the steps a to d are carried out for the preparation of an OBU, preferably with the aid of an existing Geographic Information System (GIS).
  • GIS Geographic Information System
  • the lengths of road sections are set by law through a variety of official measurement points.
  • the measuring sections selected for the purpose of carrying out the method according to the invention can accordingly be composed of a multiplicity of partial measuring sections (measuring points). If all the above-mentioned information is defined resp. calculated, the data can be transferred to a computer or toll server, who then via a DSRC communication device to the OBUs.
  • the inventive method has the advantage that it has identical results as the z.Zt. used toll collection systems, since it is based on the officially measured waypoints, i. the distance traveled is derived from the statutory length of a section of road.
  • the method is simple to implement, very flexible in use, can be used worldwide and requires no further infrastructure, such as the OBUs, the DSRC control devices and a toll server. Toll bridges, axle counting devices or control devices at the entrances and exits.
  • a very big advantage is that with the proposed method both highways as well as federal roads or bypass roads can be tolled.
  • the distance covered between two control polygons is detected by means of a GPS-Km counter and compared with the control polygon distance stored in the control polygons, wherein the driving direction-specific measuring distance is evaluated after additional checking of the control polygon ID sequence if distance and control polygon distance are within a defined tolerance to match.
  • This procedure is simple and can be performed using the GPS module in the OBU.
  • All movement data recorded by the OBU can be transmitted by means of a DSRC communication device to a corresponding monitoring device having DSRC communication capabilities, ie no continuous data connection to a central server is required.
  • the transmission preferably occurs when the vehicle passes a DSRC controller.
  • the accumulated tolls are fixed at any time, or can be calculated at any time based on the collected data and, if desired, displayed or transferred via DSRC.
  • the information required for the toll charge is transferred when passing a DSRC control device. If, during or after the passage of a control polygon, the measured distance is greater than all control polygon distances that can be logically traversed in the direction of travel, it is assumed that the vehicle has left the course of the road. If, on the other hand, the measured GPS distance and the distance between two consecutively traversed control polygons match, the measured distance stored in the OBU is registered as a vehicle. The stored measurement path does not have to correspond either to the control polygon distance or to the distance measured, for example, by GPS, since the measurement points do not have to match the position of the control polygons.
  • the OBU can at least display its functional state so that the user can see at any time whether the OBU is ready for use and / or has a connection to the satellite navigation system.
  • the data of the OBU can be transmitted via a DSRC interface to an external computer and / or to a mobile terminal. There, the incurred toll fee can be calculated via an Apps.
  • the recorded data can be transmitted to a mobile device, preferably to a control device, smartphone or a tablet computer, in order to check the functionality of the OBU and / or calculate the toll.
  • a mobile device preferably to a control device, smartphone or a tablet computer
  • the traveled kilometers and the accumulated tolls are calculated in the OBU and displayed on a display.
  • the traveled kilometers and accrued tolls via an interface on a computer or a smartphone.
  • a wireless interface such as WiFi available, which allows to display the distance traveled and accumulated tolls on a mobile device.
  • the recorded data of the OBU are additionally transmitted via smartphone or computer to any central detection point.
  • Manipulation attempts can be determined by comparing the OBU-GPS-Km counter reading with the mileage of the vehicle's speedometer.
  • one OBU each and the OBUs are designed to operate synchronously, e.g. in a fraction or multiple of a UTC minute to determine the current position and to contact each other directly or indirectly. In this way it can be easily determined whether 2 vehicles are coupled together or not, i. the driver of a towing vehicle is not required to make manual entries to the OBU.
  • the program is advantageously designed to automatically determine a specific vehicle combination if the position data reported by two OBUs have a substantially constant distance from each other over a certain distance traveled.
  • the OBUs located in the transmission distance of a DSRC communication device directly contact each other and report their respective position data over a certain period of time or a certain distance, wherein the OBUs synchronize the position data - e.g. in the UTC clock, such as every half or full UTC minute - to determine the current position.
  • a vehicle combination of two vehicles is then automatically detected by the OBUs when the position data reported by two OBUs have a substantially constant distance from each other over a certain distance traveled.
  • the vehicle master and movement data are exchanged between the OBUs of the towing vehicle and the towed vehicle.
  • a control polygon pair is used to register a border crossing. This has the advantage that, depending on the direction of travel of a control polygon pair, it can be clearly determined whether the vehicle is on one or the other side of a country border.
  • the OBU according to the invention has the advantage that, for the calculation of the kilometers traveled, the metered distances measured and stored in the OBU, respectively. legally stipulated lengths of road sections. This has the advantage that the measured distances determined are identical to those determined by the systems currently in existence. Also, there are no additional costs for the infrastructure, such as Toll bridges in Austria or Germany or checkpoints on entries and exits in Italy or France. Yet another advantage is that the direction of travel of a vehicle is reliably and reliably determined by the registration of two chronologically consecutive control polygons in the course of the road. Another important feature of the OBU is that only those measuring lanes are detected as traveled distances that have survived a plausibility check with an independent kilometer measurement.
  • Another advantage of the inventive OBU is that a separate mileage detection of highways, highways, bypass roads and subordinate roads including off-road driving without additional effort is possible. This is very important for the allocation of toll income to the respective road owner. By comparison with the vehicle's tachometer, it is also possible to ensure that the OBU has been correctly installed and carried along (bounce check).
  • a DSRC communication device is sufficient for data exchange, i. There is no need for a permanent online data connection to a central computer.
  • the transmission of the toll data and the control of the OBU functionality are exclusively via "short range communication", such as EETS (European Electronic Toll Service) or by means of DSRC. Depending on the country-specific laws, only those data are transmitted that comply with the respective data protection regulations.
  • the inventive method has the advantage that no communication via the GSM network is required, i. that the OBU is self-sufficient. Because preferably no GSM module is provided, a location of the vehicle by third parties outside the DSRC area is not possible. Consequently, such a device meets the requirements of modern data protection.
  • the OBU according to the invention fulfills the data protection regulations of most countries (no driving profile recording and no GSM locating allowed).
  • the distance covered between two control polygons is detected by means of a GPS-Km counter and compared with the control polygon distance stored in the control polygons, wherein the driving direction-specific measuring distance is evaluated after additional checking of the control polygon ID sequence if distance and control polygon distance are within a defined tolerance to match.
  • the communication device is a DSRC communication device, e.g. Bluetooth, WiFi, ZigBee, RFID or NFC.
  • the data transmission from the OBU to the outside world therefore preferably takes place exclusively via DSRC systems.
  • DSRC communication device e.g. Bluetooth, WiFi, ZigBee, RFID or NFC.
  • the provisions of data protection authorities and the requirements for a toll system can be met as far as possible.
  • a GSM communication device can be located even if there is no SIM card, which would be contrary to strict European data protection rules.
  • the OBU has at least two DSRC interfaces, one adapted to transmit the data required for the toll calculation to a DSRC controller.
  • the DSRC controller is designed for bidirectional communication with another OBU.
  • Each control polygon stored in the OBU has stored the control polygon distances to the preceding and to the subsequent control polygon in the course of the road and, depending on the direction of travel, the toll measurement path to be calculated.
  • the stored control polygon distance to the previous control polygon is compared to the value of the GPS Km counter. If these two values agree within a defined tolerance, the control polygon is considered to pass through.
  • the stored measuring distance in the direction of travel is saved as a drive. Control polygons are thus preferably not used to calculate the toll-km, but to determine which toll-measuring path is to be calculated.
  • a control polygon pair may also be used to register a border crossing if the control polygons are located, for example, on both sides of the border. Depending on the direction of travel of the control polygon pair, the vehicle must then be located on one or the other side of the border. This is of great advantage if the driven km on non-tolled roads are to be detected selectively within a border (state, country, city). Thus, e.g. also a city toll, such as in London, by registering the city entrance time and the city extension time point of a vehicle.
  • the OBU may have another DSRC interface by which the distance traveled may be selectively directed to an external computer or preferably a mobile terminal, e.g. Smartphone, to be transferred.
  • the manual or technical comparison of the regular Km counter (speedometer) with the electronic target mileage of the GPS Km counter in the OBU can be used. This can be done, for example, by registering the current mileage of the vehicle in the OBU and preferably in a central server when the OBU is put into operation. Alternatively, it is also conceivable that the km counter of the vehicle is coupled directly to the OBU and deviations in the mileage detection are monitored. It would also be possible for the current mileage of the vehicle Km counter of e.g. a vehicle workshop is transmitted to a central toll server.
  • the operating hours counter of the vehicle is coupled to the OBU and deviations are monitored for driving time detection.
  • OBU OBU-over-Demand Vehicle
  • towed vehicles can be automatically coupled or data-synchronized with the respective towing vehicle without driver assistance. This is particularly important when towed vehicles have a selective toll rate and a bounce check even without toll bridges, such as a toll gate. in Germany or Austria, and without control posts, e.g. in Italy or France, must be possible. This is also particularly important in the tolling of federal roads, because here for practical and financial reasons, not at every road junction a toll bridge or a monitoring device can be built.
  • a trailer equipped with an OBU could be viewed or manned like a normal vehicle.
  • this is not effective in practice, since the resulting toll for a towed vehicle must be added to the towing vehicle.
  • a data synchronization of towing vehicle and towed vehicle is therefore of great advantage.
  • the program stored in the memory is advantageously designed to automatically determine vehicle combinations that are in motion, consisting of a towing vehicle and a trailer.
  • An OBU 11 has a computer unit 19, at least one memory 15 and a GPS module 17 for the calculation of geographic coordinates.
  • a DSRC communication module 23 is provided for the communication of the OBU 11 with a control device 31, a DSRC communication module 23 is provided.
  • a power supply unit 21 supplies power to the above-described components of the OBU.
  • the program 13 and the data are stored.
  • the program 13 is used to control the OBU and calculate the distances covered.
  • the data stored in the memory 15 comprise on the one hand a plurality of control polygons and on the other hand the master data of the vehicle in which the OBU is carried.
  • the control polygons define surfaces by means of a plurality of geographic coordinates, preferably rectangles, which are laid across a road to be monitored. It should be noted that in the OBU 11 itself no digital road maps must be stored, but only control polygons that overlap with the geo-coordinates of the road to be monitored.
  • the controller 31 is in communication with a toll calculator 33 which collects the transmitted user data and ultimately charges the user for the use of the road.
  • the data of the OBU 11 can in principle also be sent to a e.g. Smartphone 29 are transmitted.
  • the communication connection can also be a DSRC connection.
  • the resulting toll fee can be calculated based on the transmitted data.
  • the data can be transmitted to a smartphone of a control body, which can detect, for example, the continuous functioning of the OBU on the basis of a mileage / tacho comparison.
  • Each OBU can also communicate and exchange data with another DSRC area OBU.
  • the highway section 35 comprises on the first lane 37 the three measuring points MP1, MP2 and MP3 and on the other second lane 39 the three measuring points MP4, MP5 and MP6. All measuring points MP n are determined by an official survey and define the official length of a road section lying between the individual measuring points. Between the first and the second measuring point MP1 and MP2 is a first measuring path MS1 and between the second and the third measuring point MP2 and MP3 a second measuring section MS2 defined. On both sides of a measuring point MP n are each spaced apart Kontrollpolygonclame P1 and P2, P3 and P4, respectively. P5 and P6 defined by means of corresponding geo-coordinates. The individual control polygons are separated by the control polygon distances PD1, PD2, .... PD5. These distances are stored in the OBU.
  • a vehicle drives on the route F1 on the highway 35, it passes first the control polygon P5 and then the control polygon P4. After passing at least 2 control polygons, the direction of travel of the vehicle results automatically. After the control polygon P3 is not traversed after the control polygon distance PD3, which is known and stored in the OBU (check by internal GPS-km counter), the vehicle must logically have departed from the highway. Therefore, the measured distance MS2 stored in the OBU is registered as driven motorway kilometers.
  • the program of the OBU carries out the following plausibility check: driving directions Polygon order invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS 1. Second Third 4th 5th 6th PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4 F1 P5 P4 X X X X
  • control polygons are traversed in the order P5, P4. However, the control polygon P3 is no longer reached. Consequently, only the control polygon distance PD4 lying between the control polygons P5 and P4 is registered as valid, but not the control polygon distance PD3, since the control polygon P3 is no longer passed through. Consequently, the measuring path MS2, which is an attribute of the control polygons P4 and P5, is stored as the measuring path.
  • the vehicle travels on the route F2 the control polygons in the order P5, P4, P3 and P2.
  • the direction of travel is clearly defined.
  • the vehicle After the control polygon P1 is not traversed to the control polygon distance PD1, which is compared to the GPS GPS-Km internal counter, the vehicle is considered to be off the highway. Accordingly, only the control polygon distances PD4, PD3 and PD2 lying between the control polygons P5, P4, P3 and P2 are registered as valid but not the control polygon distances PD1 and PD5 since the control polygon pairs defining the control polygon distances are not traversed. As a driven motorway km are therefore deposited in the OBU Toll routes MS2 and MS1 registered.
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions Polygon order invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS 1. Second Third 4th 5th 6th PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4 F2 P5 P4 P3 P2 X X X X X X X
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions Polygon order invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS 1. Second Third 4th 5th 6th PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4 F3 P4 P5 X X X X
  • the vehicle passes on the driving route F4 the control polygons P2 to P5. Consequently, the detected measurement path corresponds to the sum of the measurement paths MS3 and MS4.
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions Polygon order invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS 1.
  • Second Third 4th 5th 6th PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4 F4 P2 P3 P4 P5 X X X X X X X
  • a vehicle travels both on route F5 as well as on route F6 the entire section of the highway shown. Accordingly, for the vehicle, the measuring sections MS1 and MS2 and the measuring sections MS3 and MS4 are recorded as driven motorway kilometers. The corresponding plausibility check looks like this: driving directions Polygon order invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS 1.
  • Fig. 8 an application example is shown where a vehicle F8 passes though two consecutive control polygons P4 and P5, but the distance measured with the GPS-Km counter is significantly greater than the control polygon distance PD4, ie the plausibility check leads to a rejection of the result. Consequently, there is no valid detection of a measuring section.
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions Polygon order invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS 1.
  • Second Third 4th 5th 6th PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4 F8 P4 P5 X X X
  • FIGS. 9 to 14 In each case, an identical street image with federal highway 41 and several subordinate roads 43 to 51 crossing or branching off the federal highway are shown.
  • the control polygons are each overlapped by branches. It is not absolutely necessary that every single branch must be occupied by a control polygon. The more intersections are provided with Kontrollpolygonen, the more accurate the measurement distance of a vehicle can be detected.
  • Fig. 9 Crosses a vehicle on the route F9 the federal highway 41, ie it is only the control polygon P1 passed through, but no further. Accordingly, there is no detection of a measuring section.
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions traversed polygons invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS P1 P2 P3 P4 PD1 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS1 MS2 MS3 F9 X X
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions traversed polygons invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS P1 P2 P3 P4 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS1 MS2 MS3 F11 X X X X X X
  • a vehicle drives on the route F12 on the side street 45 on the main road and leaves it again on the side street 51.
  • the vehicle remains between the on and departure on the highway 41. Consequently, the measuring sections MS2 and MS3 recorded.
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions traversed polygons invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS P1 P2 P3 P4 PD1 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS2 MS3 F12 X X X X X X X X X
  • a vehicle drives on the route F13 on the side street 43 on the main road 41 and leaves it again on the side street 51 Consequently the measuring sections MS1, MS2 and MS3 are recorded as a measuring section.
  • the corresponding plausibility check looks like this: driving directions traversed polygons invalid GPS-PD valid GPS-PD valid MS P1 P2 P3 P4 PD1 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS1 MS2 MS3 F13 X X X X X X X X X X X X X
  • the OBU functions as follows: A large number of so-called virtual control polygons are stored in a memory of the OBU. Each control polygon is defined by a plurality of geographic coordinates and can basically take any shape (round, rectangular or polygonal). Of importance is only that the control polygons overlap with a short road section of the real world, so that it can be determined by means of a GPS receiver when a vehicle is within a control polygon resp. This happens and it can be proven that this vehicle drives on a certain road. The control polygons are defined on a backend computer according to the roads to be tolled and then transferred to the OBU.
  • GIS geographic information systems
  • Control polygons on highways are preferably provided between the respective predetermined measurement points and on federal highways, preferably directly at the measurement points of road junctions.
  • the control polygons have such longitudinal extent in the direction of travel that at least one and preferably several measuring points of the GPS receiver within the control polygon passage can be detected even at very high travel speed of a vehicle at a certain measuring frequency of the GPS receiver.
  • the control polygons have a longitudinal extent in the direction of the road of up to 1000 m, preferably up to 500 m and particularly preferably up to 300 m.
  • the polygons in the roadway direction have a length between 20 and 300 m, preferably between 50 and 180 m and more preferably between 70 and 150 m.
  • the polygons are chosen to exceed the width of the carriageway by a certain amount depending on the accuracy of the position determination.
  • An important feature of the toll collection system is the reliable data acquisition by means of a plausibility check carried out: the distance measured by the GPS-Km counter or detected by the tachometer between two control polygons traversed is compared with the control polygon distance stored in the OBU. Only if the plausibility check is positive, i. if the measured distance substantially matches the control polygon distance stored in the OBU, a valid measurement has been made. This can be effectively prevented that road users are charged for unused routes.
  • the account of a road user is charged with a toll.
  • control polygons are preferably placed over the measuring points at road junctions, in principle, not at every turn a control polygon must be provided if no 100% detection of miles driven on toll roads is required. If necessary, control polygons can be placed over measurement points that are not on any road junction.
  • the fee due for use of the toll roads may be calculated on the basis of time and / or route data.
  • the corresponding information can be stored in the OBU or in a central toll server.
  • the toll road data calculated in the OBU is automatically transferred to existing DSRC control devices when they are passed.
  • An on-board unit (OBU) for detecting the distance traveled by a vehicle on a toll road has a GPS module for continuously calculating the vehicle position and the distance traveled, a communication device for communicating with a control device, and a computer unit with a processor and a Storage.
  • the computer unit is in communication with the GPS module, the communication device and the memory.
  • the memory of the OBU contains a program and data such as OBU-ID and vehicle master data.
  • the geo-coordinates of a plurality of control polygons, their distances to other control polygons and the corresponding measurement paths are stored in the memory.
  • the control polygons serve to ascertain whether road sections subject to toll have been used. However, a traveled route or measuring route is only counted if the result is plausible, ie an independent distance measurement substantially matches the polygonal distances. It is also important that the routes are calculated on the basis of the officially determined measured road sections.

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Abstract

Ein Onboard-Unit (OBU) zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer besitzt ein GPS-Modul (17) zur laufenden Berechnung der Fahrzeugposition und des zurückgelegten Weges, eine Kommunikationseinrichtung (23) zur Kommunikation mit einem Kontrollgerät (31), und eine Rechnereinheit mit einem Prozessor (19) und einem Speicher (15). Die Rechnereinheit steht mit dem GPS-Modul (17), der Kommunikationseinrichtung (23) und dem Speicher (15) in Verbindung. Im Speicher (15) des OBUs sind ein Programm (13) und Daten, wie OBU-ID und Fahrzeug-Stammdaten abgelegt. Ausserdem sind im Speicher (15), die Geokoordinaten einer Vielzahl von Kontrollpolygonen, deren Distanzen zu anderen Kontrollpolygonen und die entsprechenden Messstrecken abgespeichert. Die Kontrollpolygone dienen dazu festzustellen, ob nutzungsgebührenpflichtige Strassenabschnitte befahren wurden. Eine gefahrene Wegstrecke, bzw. Messtrecke wird allerdings nur dann gezählt, wenn das Resultat plausibel ist, d.h. eine unabhängige Streckenmessung mit den Polygondistanzen im Wesentlichen übereinstimmt. Von Bedeutung ist ferner, dass die Fahrstrecken aufgrund der amtlich festgelegten vermessenen Strassenabschnitte berechnet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mauterfassung und ein Onboard Unit (OBU) zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere Wegstrecken- und Zeitdatenerfassung, gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 13.
    • Stand der Technik
  • Aus der EP-A-1 909 231 ist eine fahrzeugseitige Ausrüstung bekannt, welche mindestens ein im Gebrauch befindliches Streckenbenutzungs-Berechnungssystem implementiert. Die Ausrüstung umfasst eine Fahrzeugpositionsdaten liefernde Fahrzeugpositionsvorrichtung, einen eine oder mehrere Landkarten enthaltenden Kartenspeicher, eine Kartenvergleichsvorrichtung, welche Fahrzeugpositionsdaten von der Fahrzeugpositionsvorrichtung und Kartendaten von dem Kartenspeicher empfängt, diese vergleicht und hieraus die Streckenbenutzungsdaten ermittelt, eine Kommunikationsvorrichtung in Gestalt einer GSM/GPRS Kommunikationsvorrichtung, welche Daten für die Streckenbenutzungsberechnung empfängt und sie an eine Hintergrundeinrichtung sendet. Die fahrzeugseitige Ausrüstung kann zwischen zwei Vergleichsmodi umschalten, einem Kartenvergleichsmodus ausserhalb des Fahrzeugs, in welchem die von der Kommunikationsvorrichtung empfangenen und übertragenen Daten die sich ändernden Fahrzeugpositionsdaten von der Fahrzeugpositionsvorrichtung sind, und einem fahrzeugseitigen Kartenvergleichsmodus, in welchem die von der Kommunikationsvorrichtung empfangenen und übertragenen Daten die Streckenbenutzungsdaten von der Kartenvergleichsvorrichtung sind. Beim Erfassen der Daten können auch der Ort und Zeitpunkt des Zutritts und des Austritts aus einer Zone erfasst werden. Ausserdem ist in der Ausrüstung oder in einem nachgestellten Rechner mindestens eine Fläche in Gestalt eines Polygons gespeichert. Damit muss in der fahrzeugseitigen Ausrüstung nur eine Fläche in Gestalt eines Polygons, das der gebührenpflichtigen Fläche entspricht, gespeichert sein, wobei jedoch sehr wohl auch Informationen über den zurückgelegten Weg innerhalb der Fläche für Beweiszwecke erfasst werden können. Im Falle von Autobahnen kann die zurückgelegte Wegstrecke entweder durch die Ausrüstung ermittelt oder von der gesetzlich festgelegten Länge eines Autobahnabschnitts abgeleitet werden.
  • Die WO 03/098556 offenbart ein Auswertungssystem zur Bestimmung der Zeit und/oder der Distanz, die ein Fahrzeug in einer bestimmten Zone zurückgelegt hat. Die Zone ist dabei als ein geographisches Polygon definiert, das grösseren Strassen entspricht. Gemäss der WO 03/098556 berechnet das System die in einer Kombination von Korridoren und Polygonzonen zurückgelegte Distanz und verbrachte Zeit. Das Auswertungssystem benötigt nur eine begrenzte Genauigkeit für die Positionsbestimmung, da lediglich Gebrauchs- und Zeitinformationen innerhalb jeder Zone bestimmt werden.
  • Die EP-A-1 696 208 offenbart ein Verfahren, mit dem auf einfache Weise und mit möglichst einfacher Bearbeitung und Berechnung von Daten Fahrzeuge zuverlässig beim Einfahren in und Ausfahren aus einem bestimmten Flächenbereich erfasst werden können. Diese Aufgabe wird gelöst, indem neben reinen Positionsdaten des Fahrzeugs daraus abgeleitete Informationen wie die Fahrrichtung berücksichtigt werden. Dabei werden Flächen in Gestalt von Polygonen über Ein- und Ausfahrten gelegt und ermittelt, ob ein Fahrzeug sich in einer solchen Fläche befindet oder nicht. Befindet sich das Fahrzeug in der Fläche, wird zusätzlich dessen Fahrrichtung ermittelt, indem diese mit einem richtungsabhängigen Attribut der Fläche verglichen wird. Dies hat den Vorteil, dass ein Kreuzen der Fläche versehentlich als Befahren des der Fläche zugeordneten geographischen Bereichs angesehen wird. Die Fläche kann den Koordinaten eines geographischen Gebiets, z.B. einer Stadt, so überlagert sein, dass diese mindestens einen Bereich des geographischen Gebiets abdeckt, um das Einfahren in und das Ausfahren aus dem geographischen Gebiet festzustellen. Das für die Durchführung verwendete Gerät steht mit einer Rechenzentrale in einer Kommunikationsverbindung, über die Daten (Ergebnisse der Vergleichsoperation) und ein Identifikationsdaten des Fahrzeugs übermittelt werden können.
  • Die WO 2009/146948 beschreibt ein Verfahren zum Einheben einer Kraftfahrzeug-Maut unter Verwendung von Satelliten- und/oder Mobiltelefon-Ortung, bei welchem Verfahren in wenigstens einem Fahrzeuggerät auf der Basis von erfassten Ortsdaten und von gespeicherten Tarifdaten Gebührendaten ermittelt werden, zwischen dem Fahrzeuggerät und einem zentralen System eine Kommunikationsverbindung aufgebaut wird, und für alle Aktionen von Datenübertragung und Abrechnung authentifizierte Zertifikate und digitale Signaturen verwendet werden, um Zugriffsberechtigungen, Abrechnungsfähigkeit und Manipulationssicherheit sicherzustellen. Dabei werden vorgegebene, in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeugposition jeweils benötigte Ortsdaten vom zentralen System über die Kommunikationsverbindung zum Fahrzeuggerät übertragen, um die in dem Fahrzeuggerät gespeicherten Daten auf ein Minimum zu reduzieren. Immer wieder verwendete Ortsdaten bleiben jedoch bleibend im Fahrzeuggerät gespeichert. Die vorgegebenen Ortsdaten können dabei Informationen über die Netzverfügbarkeit der Kommunikationsverbindung als auch über die lokale Güte von GPS-Signalen enthalten.
  • Mit einer GPS-Spuraufzeichnung (Track-Log) kann grundsätzlich jedes beliebige zeit- und/oder km-abhängige Mautsystem technisch realisiert werden. Die Auswertung der Spurdaten kann sowohl in einem Fahrzeuggerät selbst oder auf einem Server erfolgen. Größter Nachteil allerdings ist, dass, selbst wenn die vorgenannten Techniken absolut funktionieren würden, die Datenschutzbehörden vieler Länder die Übertragung, Speicherung bzw. Auswertung von Weg- und Geschwindigkeitsdaten auf einen Server verbieten, da die Privatsphäre des Fahrers verletzt werden kann.
  • Selbst eine GSM-Verbindung zwischen dem OBU eines Fahrzeugs und einem GSM-Netzwerkbetreiber wird von den Datenschutzbehörden bei der Mautdatenerfassung abgelehnt, da die transferierten Daten abgehört werden können und der Weg des Fahrzeugs über GSM-Ortung aufgezeichnet werden kann.
  • Die bestehenden Mautsysteme mit Mautbrücken, wie z.B. in Österreich oder Deutschland, oder mit Auf- und Abfahrtskontrollen, wie z.B. in Italien oder Frankreich, eignen sich wohl für Autobahnen und Schnellstraßen, nicht jedoch für Bundesstraßen, da hier aus plausiblen Gründen (Kosten, bauliche Beschränkungen) nicht an jeder Kreuzung eine Mautbrücke oder eine Auf- und Abfahrtskontrolle erstellt werden kann.
  • Die Höhe der Autobahnmaut für z.B. LKWs richtet sich unter anderem nach der Gesamt-Achsanzahl oder dem Gesamt-Gewicht. Bei einem Fahrzeuggespann (Hänger-/Aufliegerbetrieb) setzen sich Gesamtachsanzahl und Gesamtgewicht aus dem ziehenden Fahrzeug und dem gezogenen Fahrzeug zusammen. Vor der Befahrung einer Mautstraße mit Hänger oder Auflieger muss der Fahrer in ein im Fahrzeug mitgeführtes Datenerfassungsmodut (OBU) die entsprechende Achsanzahl bzw. das Gesamtgewicht seines Fahrzeuggespanns eingeben. Zur automatischen Überprüfung der vom Fahrer eingegebenen Daten sendet das OBU des Zugfahrzeugs an Mautbrücken und/oder Kontrollstellen zusätzlich zur OBU-ID und anderen Informationen die vom Fahrer angegebene Achsanzahl und/oder das Gesamtgewicht. Diese Kontrollstellen verfügen über verschiedene Technologien zur Feststellung der realen Achsanzahl oder des realen Gesamtgewichts. Bei Unstimmigkeit zwischen den übermittelten Informationen und den festgestellten Tatsachen wird das Foto mit dem Kennzeichen des ziehenden Fahrzeugs als Beweismittel gespeichert und zur Weiterverfolgung an die Behörden oder Betreiber der befahrenen Maut-Strecke weitergeleitet (das Kennzeichen des gezogenen Fahrzeugs ist irrelevant).
  • Mit den vor erwähnten Systemen zur Erfassung der zurückgelegten Strecken können Mautgebühren von einzelnen Fahrzeugen abgerechnet werden. Für zusammengesetzte Fahrzeugkombinationen bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Hänger gibt es jedoch keine Lösungen, mit denen eine automatische Abrechnung der Mautgebühren möglich wäre. Vielmehr ist es so, dass der LKW-Fahrer das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein eines Hängers jeweils manuell erfassen und in ein Abrechnungsgerät eingeben muss.
  • Mit diesem Stand der Technik können LKW-Hänger oder LKW-Auflieger auf Autobahn- oder Schnellstraßenstrecken erfasst bzw. automatisch bemautet, d.h. mit Benutzungsgebühren belastet werden. Mit dem Stand der Technik können jedoch nur Autobahnen und mehrspurige Schnellstraßen, die mit entsprechenden Kontrollstellen an Auf- und Ausfahrten bzw. mit "Überkopf-Kontrollbalken" bzw. Mautbrücken ausgerüstet sind, bemautet werden. Bei den nachrangigen Straßen fehlt eine automatisierte Prellkontrolle. Es fehlt auch die Einbindung des Hänger- bzw. Auflieger-Kennzeichens zur Prellkontrolle.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein autarkes, automatisch arbeitendes, fahrereingabeunabhängiges Datenerfassungssystem zur Mauterfassung zur Verfügung zu stellen. Ein Ziel ist es, ein Verfahren und ein OBU zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe Mautdaten wahlweise sowohl für das Befahren von Autobahnen und/oder niederrangigen Strassen wie Bundesstrassen erfasst werden können, ohne dass aufwändige Installationen nötig sind.
  • Noch ein Ziel ist es, ein OBU und ein Verfahren vorzuschlagen, die den selektiven Datenschutzgesetzen in den verschiedenen Ländern entsprechen (z.B. keine Übertragung von Fahrprofildaten an einen zentralen Rechner).
  • Noch ein Ziel ist es, ein OBU und ein Verfahren vorzuschlagen, das mit allen bestehenden Mautsystemen parallelkompatibel ist, d.h., dass die vom OBU berechneten Mautdaten mit den berechneten Mautdaten des jeweiligen Fremdsystems übereinstimmen.
  • Ein anderes Ziel ist es, dass ohne Zutun des Fahrers festgestellt werden kann, ob eine Fahrzeugkombination aus Zugfahrzeug und Hänger vorliegt oder nicht. Ein weiteres Ziel ist es, dass keine aufwendigen Kontrollsysteme zur Feststellung eines Fahrzeuggespanns, der Gesamtachsanzahl und des Gesamtgewichts nötig sind und das System damit auch auf nachrangigen Straßen mit beliebig vielen Kreuzungen eingesetzt werden kann. Noch ein Ziel ist es, dass das Fahrzeuggespann von hinten (z.B. OCR (optical character recognition)-Kamerabild des Hänger-Kennzeichens) auf die korrekte Kopplung mit einem im System angemeldeten Zugfahrzeug kontrolliert werden kann.
    • Beschreibung
  • Diese und weitere Ziele werden durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1 und ein OBU gemäss Anspruch 10 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
  • In der nachfolgenden Beschreibung sind die einzelnen, verwendeten Begriffe wie folgt definiert:
    • ID = Identifikations-Code
    • GPS = Die Abkürzung GPS wird synonym für die Bezeichnung GNSS (Global Navigation Satellite System) verwendet und soll nicht ein spezifisches Satellitennavigationssystem bezeichnen, sondern allgemein für irgendein verfügbares Satellitennavigationssystem stehen (z.B. Galileo, Navstar, GPS, Glonass (Russland) und Compass (China)).
    • Polygon = Vieleck, das durch eine Vielzahl von Geodaten definiert ist. Die Geodaten beschreiben die Peripherie einer geschlossenen Fläche.
    • Kontrollpolygon ist ein Polygon, das nur einen vorzugsweise kleinen Abschnitt eines mautpflichtigen Abschnitts oder einer mautpflichtigen Fläche überspannt dergestalt, dass Fahrzeuge, die das Kontrollpolygon passieren, zuverlässig erfasst werden können. Kontrollpolygone werden beispielsweise an Verzweigungen, nach Autobahnauffahrten und vor Autobahnabfahrten definiert. Damit kann nach dem Passieren von wenigstens 2 Polygonen festgestellt werden, ob eine bestimmte kostenpflichtige Fläche oder Strasse befahren oder nicht befahren wurde.
    • Fahrzeugspur = eine Reihe von Geokoordinaten, die einen gefahrenen Weg beschreiben = Track-Log
    • Fahrprofil = Wegaufzeichnung mit Geschwindigkeitsprofil
    • Fahrzeug-Stammdaten = Fahrzeugtyp (PKW, LKW, Hänger, Fahrzeug mit Anhänge- oder Aufliegevorrichtung etc.), Achsanzahl, Gewicht, Kennzeichen, etc.
    • UTC-Zeit = koordinierte Weltzeit (coordinated universal time)
    • Fahrzeug = alle zum Verkehr zugelassene Fahrzeuge, inklusive gezogener
  • Fahrzeuge wie Hänger, Auflieger, Wohnwagen, etc.
    • Kontrollgerät = Überwachungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung
    • Mess-Punkt (= MP) = amtlich vermessener Punkt auf einer Verkehrsfläche
    • Messstrecke (=MS) = amtlich vermessene Wegstrecke zwischen Messpunkten = Maut-Messstrecke
    • Polygon-Distanz (=PD) = Wegstrecke zwischen zwei benachbarten Kontrollpolygonen im Straßenverlauf
    • OBU = On Board Unit = Fahrzeuggerät, das in einem Fahrzeug mitgeführt wird
    • OBU-ID = eindeutige alphanumerische OBU-Identifikationszeichenfolge
    • Geoposition = Geodaten = Positionsdaten = Geokoordinaten + UTC-Zeit (Universal Time Code)
    • Prellversuch = Betrugsversuch
    • DSRC = Dedicated Short Range Communication = alle standardisierten Frequenzen und Protokolle wie z.B. DSRC, Bluetooth, WLAN, WiFi, ZigBee, RFID oder NFC. Vorzugsweise sind DSRC- Kommunikationseinrichtungen gemäss Vorgaben des deutschen Bundesamtes für Güterverkehr eingesetzt. Solche Kommunikationseinrichtungen für den Europäischen Elektronischen Mautdienst (EETS) verwenden als Kommunikationsgrundlage für eine Kontrolle der OBUs DSRC auf der Basis von CEN standardisierten 5,8 GHz Mikrowellentechnologie. Die entsprechenden Spezifikationen sind beim deutschen Bundesamt für Güterverkehr bezogen oder von dessen Webseite heruntergeladen worden (www.bag.bund.de)
    • GPS-Km-Zähler = Km-Registrierung der Luftlinienverbindungen von aufeinanderfolgenden, vom GPS Modul empfangenen Geokoordinaten im OBU
    • Straßenabschnitt = mautpflichtiger Straßenabschnitt
    • Zeitbezogene Maut = Gebühr für die Benutzung von definierten Verkehrs- oder Parkflächen innerhalb eines definierten Zeitraums
    • Kilometerbezogene Maut = Gebühr pro gefahrenen Kilometer resp. zurückgelegter Wegstrecke innerhalb definierter Verkehrsflächen
    • OBU-Daten-Synchronisierung = datentechnische Synchronisierung eines OBUs im Zugfahrzeug mit einem OBU im gezogenen Fahrzeug = Synchron-OBU
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird anhand der Geokoordinaten eines Fahrzeugs geprüft, ob dieses nutzungsgebührenpflichtige Flächen befährt oder sich auf diesen aufhält, indem der Zutritt zu diesen und das Verlassen dieser Flächen überwacht wird.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte charakterisiert:
    1. a Editieren resp. Definieren von Kontrollpolygonen auf mautpflichtigen Straßen dergestalt, dass die Kontrollpolygone jeweils lediglich mit einem Teil eines mautpflichtigen Strassenabschnitts überlappen,
    2. b Festlegen von Messstecken zwischen jeweils 2 vordefinierten, sich im Strassenverlauf befindlichen Messpunkten und Verknüpfen der jeweils festgelegten Messstrecken mit zumindest 2 sich auf der jeweiligen Messstrecke angeordneten Kontrollpolygonen;
    3. c Berechnen der Kontrollpolygon-Distanzen zwischen den sich jeweils auf einer Messstrecke im Strassenverlauf angeordneten Kontrollpolygonen,
    4. d Speichern aller Daten in einem On Board Unit (OBU).
  • Die Schritte a bis d werden zur Vorbereitung eines OBUs vorzugsweise unter Zuhilfenahme eines bereits bestehenden Geoinformationssystems (GIS) durchgeführt. In bestehenden Geoinformationssystemen sind die Längen von Strassenabschnitten durch eine Vielzahl von amtlichen Messpunkten gesetzlich festgelegt. Die für die Zwecke der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gewählten Messstrecken können entsprechend aus einer Vielzahl von Teilmessstrecken (Messpunkten) zusammengesetzt sein. Wenn alle oben erwähnten Informationen definiert resp. berechnet sind, können die Daten an einen Rechner oder Mautserver übergeben werden, der diese dann z.B. via einer DSRC-Kommunikationseinrichtung an die OBUs überträgt.
  • Im Betrieb laufen in den so vorbereiteten OBUs folgende Verfahrensschritte ab:
    • e Berechnen der Geokoordinaten bzw. Positionsdaten eines Fahrzeugs = OBU mittels des GPS-Moduls und Vergleichen der berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoordinaten der Kontrollpolygone zur Feststellung, ob sich das OBU/Fahrzeug innerhalb eines Kontrollpolygons befindet;
    • f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeuges nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
    • g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mit der abgespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, und die der Fahrrichtung entsprechende Messstrecke nur dann als benutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwischen der vom Kilometerzähler gemessenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz liegt,
    • h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon mit der entsprechenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstreckenspeicher;
    • i Wiederholen der Schritte e bis h.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass es identische Ergebnisse wie die z.Zt. eingesetzten Mauterfassungssysteme liefert, da es auf die amtlich vermessenen Wegpunkte abstellt, d.h. die zurückgelegte Wegstrecke von der gesetzlich festgelegten Länge eines Strassenabschnitts abgeleitet wird. Das Verfahren ist simpel in der Umsetzung, sehr flexibel einsetzbar, kann weltweit verwendet werden und benötigt außer den OBUs, den DSRC Kontrollgeräten und einem Mautserver keine weitere Infrastruktur wie z.B. Mautbrücken, Achszähleinrichtungen oder Kontrolleinrichtungen bei den Auf- und Ausfahrten. Ein ganz grosser Vorteil ist, dass mit dem vorgeschlagenen Verfahren sowohl Autobahnen wie auch Bundesstrassen oder Umfahrungsstrassen bemautet werden können.
  • Vorteilhaft wird die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kontrollpolygon-ID-Folge gewertet wird, wenn Wegstrecke und Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen. Dieses Verfahren ist simpel und kann mit Hilfe des im OBU vorhandenen GPS-Moduls durchgeführt werden.
  • Alle vom OBU erfassten Bewegungsdaten können mittels einer DSRC-Kommunikationseinrichtung an eine entsprechende über DSRC-Kommunikationsmöglichkeiten verfügende Überwachungseinrichtung übertragen werden, d.h. es wird keine kontinuierliche Datenverbindung zu einem zentralen Server benötigt. Die Übermittlung erfolgt vorzugsweise dann, wenn das Fahrzeug ein DSRC-Kontrollgerät passiert.
  • Zweckmässigerweise werden nur solche Daten an den Mautserver des jeweiligen Landes übermittelt, die von der örtlichen Datenschutzbehörde auch freigegeben wurden. Damit können alle beliebigen nationalen Datenschutzvorschriften eingehalten werden.
  • Da für jede Messstrecke im Speicher zusätzlich eine Mautgebühr abgespeichert sein kann, stehen die aufgelaufenen Mautgebühren jederzeit fest, oder können jederzeit auf Basis der erfassten Daten berechnet und, wenn gewünscht, angezeigt oder via DSRC transferiert werden.
  • Vorteilhaft werden die für die Mautverrechnung erforderlichen Informationen beim Passieren eines DSRC-Kontrollgeräts übertragen. Ist beim oder nach dem Passieren eines Kontrollpolygons die gemessene Wegstrecke größer als alle in Fahrrichtung logisch durchfahrbaren Kontrollpolygon-Distanzen, wird angenommen, dass das Fahrzeug den Straßenverlauf verlassen hat. Stimmen hingegen die gemessene GPS-Distanz und die Distanz zwischen zwei nacheinander durchfahrenen Kontrollpolygonen überein, wird die im OBU gespeicherte Messstrecke als befahren registriert. Die gespeicherte Messstrecke muss dabei weder dem Kontrollpolygon-Abstand noch der beispielsweise mittels GPS gemessenen Wegstrecke entsprechen, da die Messpunkte nicht mit der Position der Kontrollpolygone übereinstimmen müssen.
  • Am OBU kann mindestens dessen Funktionszustand angezeigt werden, sodass der Benutzer jederzeit sieht, ob das OBU einsatzbereit ist und/oder eine Verbindung zum Satellitennavigationssystem hat.
  • Die Daten des OBU können via einer DSRC-Schnittstelle auf einen externen Rechner und/oder an ein mobiles Endgerät übertragen werden. Dort kann auch die angefallene Mautgebühr via eines Apps berechnet werden.
  • Vorteilhaft können die erfassten Daten zwecks Kontrolle der Funktionstüchtigkeit des OBUs und/oder Berechnung der Mautgebühr an ein Mobilgerät, vorzugsweise an ein Kontrollgerät, Smartphone oder einen Tablet-Computer, übermittelt werden. Denkbar ist jedoch auch, dass die zurückgelegten Fahrkilometer und die aufgelaufenen Mautgebühren im OBU berechnet und auf einem Display angezeigt werden. Alternativ ist denkbar, dass die zurückgelegten Fahrkilometer und aufgelaufenen Mautgebühren via einer Schnittstelle auf einem Rechner oder einem Smartphone angezeigt werden. Besonders bevorzugt ist eine Drahtlosschnittstelle wie z.B. WiFi vorhanden, die es erlaubt, die zurückgelegten Fahrkilometer und aufgelaufenen Mautgebühren auf einem mobilen Endgerät anzuzeigen. Grundsätzlich denkbar ist, dass die erfassten Daten des OBUs zusätzlich via Smartphone oder Rechner an eine beliebige zentrale Erfassungsstelle übertragen werden.
  • Manipulationsversuche können durch Vergleich des OBU-GPS-Km-Zählerstandes mit dem Kilometerstand des Fahrzeugtachos festgestellt werden.
  • Vorteilhaft wird pro zum Verkehr zugelassenem Fahrzeug, z.B. Zugfahrzeug und Hänger, je ein OBU vorgesehen und die OBUs sind ausgelegt, um synchron, z.B. in einem Bruchteil oder Mehrfachem einer UTC-Minute, die aktuelle Position zu bestimmen und direkt oder indirekt miteinander in Kontakt zu treten. Auf diese Weise kann auf einfache Art und Weise festgestellt werden, ob 2 Fahrzeuge miteinander gekoppelt sind oder nicht, d.h. der Fahrer eines Zugfahrzeugs ist nicht genötigt, manuelle Eingaben am OBU zu machen.
  • Vorteilhaft wird das Programm ausgelegt, um selbsttätig eine bestimmte Fahrzeugkombination zu ermitteln, wenn die von zwei OBUs gemeldeten Positionsdaten über eine bestimmte zurückgelegte Wegstrecke einen im Wesentlichen konstanten Abstand voneinander aufweisen.
  • Vorteilhaft treten die in der Sendedistanz einer DSRC-Kommunikationseinrichtung sich befindlichen OBUs miteinander direkt in Kontakt und melden über einen bestimmten Zeitraum oder eine bestimmte Wegstrecke ihre jeweiligen Positionsdaten, wobei die OBUs die Positionsdaten synchron - z.B. im UTC-Takt, wie beispielsweise zu jeder halben oder vollen UTC-Minute - die aktuelle Position bestimmen. Eine Fahrzeugkombination aus 2 Fahrzeugen wird dann von den OBUs selbsttätig festgestellt, wenn die von zwei OBUs gemeldeten Positionsdaten über eine bestimmte zurückgelegte Wegstrecke einen im Wesentlichen konstanten Abstand voneinander aufweisen.
  • Vorteilhaft werden die Fahrzeug-Stamm- und Bewegungsdaten zwischen den OBUs des Zugfahrzeugs und des gezogenen Fahrzeugs ausgetauscht. Das heisst, dass vorzugsweise beide involvierte OBUs sowohl die Daten des Zugfahrzeugs als auch diejenigen des gezogenen Fahrzeugs zumindest temporär (d.h. solange die bestimmte Fahrzeugkombination besteht) gespeichert haben. Dies hat den Vorteil, dass die Daten von jedem der beiden OBUs abgefragt werden können.
  • Vorteilhaft wird ein Kontrollpolygon-Paar zur Registrierung eines Grenzübertritts verwendet. Dies hat den Vorteil, dass je nach Durchfahrungsrichtung eines Kontrollpolygon-Paars eindeutig feststellbar ist, ob sich das Fahrzeug auf der einen oder der anderen Seite einer Landesgrenze befindet.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Onboard Unit (OBU) zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer mit
    • einem GPS-Modul zur laufenden Erfassung der aktuellen Fahrzeugposition,
    • einer Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einem Kontrollgerät,
    • einer Rechnereinheit mit einem Prozessor und einem Speicher, welche Rechnereinheit mit dem GPS-Modul, der Kommunikationseinrichtung und dem Speicher in Verbindung steht,
    • einem im Speicher abgelegten Programm
    • im Speicher abgelegten Daten, wie OBU-ID und Fahrzeug-Stammdaten, vorzugsweise inklusive des Kennzeichens jenes Fahrzeugs, in dem das OBU mitgeführt wird.
  • Erfindungsgemäss ist das OBU dadurch charakterisiert, dass im Speicher folgende Daten abgelegt sind:
    • die Geokoordinaten einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Kontrollpolygonen, die jeweils mit einem Teil eines mautpflichtigen Strassenabschnitts überlappen,
    • mit den Kontrollpolygonen verknüpften Messstrecken zwischen jeweils 2 vordefinierten, sich im Strassenverlauf befindlichen Messpunkten,
    • mit den Kontrollpolygonen verknüpften Polygondistanzen, die dem Abstand von zwei sich jeweils auf einer Messstrecke und im Strassenverlauf angeordneten Kontrollpolygonen entsprechen,
  • Zudem ist das Programm ausgelegt, um während des Betriebs folgende Aktionen vorzunehmen:
    • e Berechnen der Geokoordinaten eines Fahrzeugs mittels des GPS-Moduls (17) und Vergleichen der berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoordinaten der Kontrollpolygone zur Feststellung, ob sich das OBU/Fahrzeug innerhalb eines Kontrollpolygons befindet;
    • f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeug nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf unmittelbar aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
    • g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mit der abgespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, und die der Fahrrichtung entsprechende Messstrecke nur dann als benutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwischen der vom Kilometerzähler gemessenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz liegt,
    • h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon mit der entsprechenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstreckenspeicher; und
    • i Wiederholen der Schritte e bis h.
  • Das erfindungsgemässe OBU hat den Vorteil, dass für die Berechnung der zurückgelegten Kilometer auf die amtlich vermessenen und im OBU gespeicherten Messtrecken resp. gesetzlich festgelegten Längen von Strassenabschnitten zurückgegriffen wird. Dies hat den Vorteil, dass die ermittelten Messstrecken identisch sind mit denjenigen, die durch die derzeit bestehenden Systeme ermittelt werden. Auch fallen keine zusätzlichen Kosten an für die Infrastruktur, wie z.B. Mautbrücken in Österreich oder Deutschland oder Kontrollstellen an Auf- und Ausfahrten in Italien oder Frankreich. Noch ein Vorteil ist, dass die Fahrrichtung eines Fahrzeugs durch die Registrierung von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Kontrollpolygonen im Straßenverlauf verlässlich und sicher bestimmt wird. Ein anderes wichtiges Merkmal des OBUs ist, dass nur solche Messstrecken als befahrene Wegstrecken erfasst werden, die eine Plausibilitätsprüfung mit einer unabhängigen Kilometermessung überstanden haben.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen OBU ist, dass eine getrennte Kilometererfassung nach Autobahnen, Bundesstraßen, Umfahrungsstraßen und nachrangigen Straßen inklusive Offroad-Fahrten ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist. Dies ist besonders für die Zuordnung der Mauteinnahmen an die jeweiligen Straßenerhalter sehr wichtig. Über einen Vergleich mit dem Fahrzeugtachometer kann zudem sichergestellt werden, dass das OBU ordnungsgemäss eingesetzt und mitgeführt wurde (Prellkontrolle).
  • Im Unterschied zu den anderen bekannten Systemen werden alle für die Mauterfassung relevanten Daten autark im OBU berechnet. Auch reicht für den Datenaustausch eine DSRC Kommunikationseinrichtung, d.h. es ist keine ständige Online-Datenverbindung zu einem zentralen Computer erforderlich. Vorteilhaft erfolgen die Übertragung der Mautdaten und die Kontrolle der OBU-Funktionstüchtigkeit ausschließlich über "short range communication", wie EETS (European Electronic Toll Service) bzw. mittels DSRC. Je nach den länderspezifischen Gesetzen werden nur solche Daten übermittelt, die den jeweiligen Datenschutzbestimmungen entsprechen.
  • Gegenüber den bekannten Mauterfassungssystemen hat das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, dass keine Kommunikation via GSM-Netz erforderlich ist, d.h. dass das OBU autark ist. Weil vorzugsweise kein GSM- Modul vorgesehen ist, ist eine Ortung des Fahrzeugs durch Dritte ausserhalb des DSRC-Bereichs nicht möglich. Folglich erfüllt ein solches Gerät die Anforderungen eines modernen Datenschutzes. Durch das erfindungsgemässe OBU werden die Datenschutzbestimmungen der meisten Länder erfüllt (keine Fahrprofil-Aufzeichnung und keine GSM-Ortung erlaubt).
  • Vorteilhaft wird die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kontrollpolygon-ID-Folge gewertet wird, wenn Wegstrecke und Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kommunikationseinrichtung eine DSRC-Kommunikationseinrichtung wie z.B. Bluetooth, WiFi, ZigBee, RFID oder NFC. Die Datenübertragung vom OBU zur Außenwelt erfolgt also vorzugsweise ausschließlich über DSRC-Systeme. Mit dieser Technik können die Bestimmungen von Datenschutzbehörden und die Anforderungen an ein Mautsystem weitestgehend erfüllt werden. Im Unterschied zu einer DSRC-Kommunikationseinrichtung kann eine GSM-Kommunikationseinrichtung geortet werden, selbst wenn keine SIM-Karte vorhanden ist, was wiederum den strikten europäischen Datenschutzbestimmungen widersprechen würde.
  • Vorzugsweise hat das OBU zumindest zwei DSRC Schnittstellen, wobei die eine dazu ausgelegt ist, die für die Mautberechnung erforderlichen Daten auf ein DSRC-Kontrollgerät zu übertragen. Zweckmässigerweise ist das DSRC-Kontrollgerät für die bidirektionale Kommunikation mit einem anderen OBU ausgelegt.
  • Jedes im OBU gespeicherte Kontroll-Polygon hat die Kontrollpolygondistanzen zum vorhergehenden und zum nachfolgenden Kontrollpolygon im Straßenverlauf und je nach Fahrrichtung die zu berechnende Maut-Messstrecke gespeichert. Zur Plausibilitätskontrolle wird bei jeder Kontrollpolygon-Durchfahrt die gespeicherte Kontrollpolygon-Distanz zum vorherigen Kontrollpolygon mit dem Wert des GPS-Km-Zählers verglichen. Stimmen diese beiden Werte innerhalb einer definierten Toleranz überein, gilt das Kontrollpolygon als durchfahren. Die hinterlegte Messtrecke in Fahrrichtung wird als befahren gespeichert. Kontrollpolygone dienen also vorzugsweise nicht der Berechnung der Maut-Km, sondern der Festlegung, welche Maut-Messstrecke zu berechnen ist.
  • Ein Kontrollpolygon-Paar kann auch zur Registrierung eines Grenzübertritts dienen, wenn die Kontrollpolygone beispielsweise beidseits der Grenze angeordnet werden. Je nach Durchfahrungsrichtung des Kontrollpolygon-Paars muss sich das Fahrzeug anschließend auf der einen oder der anderen Seite der Grenze befinden. Dies ist dann von großem Vorteil, wenn die gefahrenen Km auf nicht bemauteten Straßen selektiv innerhalb eines Grenzverlaufs (Staat, Land, Stadt) erfasst werden sollen. So kann z.B. auch eine City-Maut, wie z.B. in London, realisiert werden, indem der City-Einfahrtszeitpunkt und der City-Ausfahrzeitpunkt eines Fahrzeugs registriert werden.
  • Damit der Strassenbenützer über die gebührenpflichtigen zurückgelegten Kilometer informiert ist, kann das OBU eine weitere DSRC-Schnittstelle aufweisen, mittels welcher die zurückgelegten Fahrkilometer selektiv auf einen externen Rechner oder vorzugsweise ein mobiles Endgerät, z.B. Smartphone, übertragen werden.
  • Zur Prellkontrolle kann der manuelle oder datentechnische Abgleich des regulären Km-Zählers (Tacho) mit dem elektronischen Soll-Kilometerstand des GPS-Km-Zählers im OBU dienen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei der Inbetriebnahme des OBU der aktuelle Kilometerstand des Fahrzeugs im OBU und vorzugsweise in einem Zentralserver registriert wird. Alternativ ist auch denkbar, dass der Km-Zähler des Fahrzeugs mit dem OBU direkt gekoppelt wird und Abweichungen in der Kilometererfassung überwacht werden. Möglich wäre auch, dass der aktuelle Km-Stand des Fahrzeug-Km-Zählers von z.B. einer Fahrzeug-Werkstätte an einen zentralen Mautserver übermittelt wird.
  • Alternativ ist auch denkbar, dass der Betriebsstundenzähler des Fahrzeugs mit dem OBU gekoppelt ist und Abweichungen zur Fahrzeiterfassung überwacht werden.
  • Ein weiterer Vorteil, den das erfindungsgemässe OBU hat, ist, dass gezogene Fahrzeuge mit dem jeweiligen Zugfahrzeug ohne Fahrerzutun automatisch gekoppelt bzw. datentechnisch synchronisiert werden können. Dies ist besonders wichtig, wenn gezogene Fahrzeuge einen selektiven Mautpreis haben und eine Prellkontrolle auch ohne Mautbrücken, wie z.B. in Deutschland oder Österreich, und ohne Kontrollstellen, wie z.B. in Italien oder Frankreich, möglich sein muss. Dies ist auch besonders bei der Bemautung von Bundesstrassen wichtig, da hier aus praktischen und finanziellen Gründen nicht an jeder Strassenabzweigung eine Mautbrücke oder eine Überwachungseinrichtung errichtet werden kann.
  • Grundsätzlich könnte ein mit einem OBU ausgestatteter Anhänger wie ein normales Fahrzeug betrachtet bzw. bemautet werden. Dies ist aber in der Praxis nicht zielführend, da die anfallende Maut für ein gezogenes Fahrzeug dem Zugfahrzeug zugezählt werden muss. Eine Datensynchronisierung von Zugfahrzeug und gezogenem Fahrzeug ist daher von grossem Vorteil.
  • Vorteilhaft ist das im Speicher abgelegte Programm ausgelegt, selbsttätig in Bewegung sich befindliche Fahrzeugkombinationen bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Hänger zu ermitteln.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher im Detail beschrieben.
    • Fig. 1
    zeigt schematisch die einzelnen Komponenten eines Mautsystems mit dem erfindungsgemässen OBU;
    Fig. 2 bis 8
    Zeigen schematisch einen Autobahnabschnitt mit zwei getrennten Fahrbahnen und mehreren in Abstand voneinander angeordneten Kontrollpolygonen, wobei in den einzelnen Figuren unterschiedliche Fahrrouten beispielhaft eingezeichnet sind;
    Fig. 9 bis 13
    Zeigen schematisch einen Strassenabschnitt umfassend eine Bundesstrasse und mehrere von der Bundesstrasse abzweigenden Nebenstrassen, wobei in den einzelnen Figuren unterschiedliche Fahrrouten beispielhaft eingezeichnet sind;
  • Ein erfindungsgemässes OBU 11 besitzt eine Rechnereinheit 19, mindestens einen Speicher 15 und ein GPS-Modul 17 für die Berechnung von Geokoordinaten. Für die Kommunikation des OBUs 11 mit einem Kontrollgerät 31 ist ein DSRC-Kommunikationsmodul 23 vorgesehen. Eine Stromversorgungseinheit 21 versorgt die vor beschriebenen Komponenten des OBUs mit Strom.
  • Im Speicher 15 sind das Programm 13 und die Daten abgelegt. Das Programm 13 dient der Steuerung des OBUs und der Berechnung der zurückgelegten Strecken. Die im Speicher 15 abgelegten Daten umfassen einerseits eine Vielzahl von Kontrollpolygonen und andererseits die Stammdaten des Fahrzeugs, in dem das OBU mitgeführt wird. Die Kontrollpolygone definieren mittels einer Mehrzahl von Geokoordinaten Flächen, vorzugsweise Rechtecke, die quer über eine zu überwachende Strasse gelegt sind. Dabei gilt zu beachten, dass im OBU 11 selbst keine digitalen Strassenkarten gespeichert sein müssen, sondern lediglich Kontrollpolygone, die mit den Geokoordinaten der zu überwachenden Strasse überlappen.
  • Das Kontrollgerät 31 steht in Verbindung mit einem Mautrechner 33, der die übermittelten Benutzerdaten erfasst und die Kosten für die Strassenbenutzung schlussendüch dem Benutzer in Rechnung stellt.
  • Die Daten des OBUs 11 können grundsätzlich auch an ein z.B. Smartphone 29 übertragen werden. Die Kommunikationsverbindung kann dabei ebenfalls eine DSRC-Verbindung sein. Mittels einer auf dem Smartphone ausführbaren Applikation kann die anfallende Mautgebühr anhand der übermittelten Daten berechnet werden. Ebenso können die Daten auf ein Smartphone eines Kontrollorgans übertragen werden, das beispielsweise die durchgehende Funktionstüchtigkeit des OBU anhand eines Kilometer/Tacho-Vergleichs feststellen kann. Jedes OBU kann auch mit einem anderen im DSRC-Bereich befindlichen OBU kommunizieren und Daten austauschen.
  • Anhand des in Fig. 2 gezeigten Autobahnabschnitts 35 wird die Funktionsweise des Mauterfassungssystems näher im Detail erklärt. Der Autobahnabschnitt 35 umfasst auf der einen ersten Fahrbahn 37 die drei Messpunkte MP1, MP2 und MP3 und auf der anderen zweiten Fahrbahn 39 die drei Messpunkte MP4, MP5 und MP6. Alle Messpunkte MPn sind durch eine amtliche Vermessung festgelegt und definieren die offizielle Länge eines zwischen den einzelnen Messpunkten liegenden Strassenstücks. Zwischen dem ersten und dem zweiten Messpunkt MP1 und MP2 ist eine erste Messstrecke MS1 und zwischen dem zweiten und dem dritten Messpunkt MP2 und MP3 eine zweite Messstrecke MS2 definiert. Zu beiden Seiten eines Messpunktes MPn sind jeweils im Abstand voneinander angeordnete Kontrollpolygonpaare P1 und P2, P3 und P4, resp. P5 und P6 mittels entsprechender Geokoordinaten definiert. Die einzelnen Kontrollpolygone sind durch die Kontrollpolygondistanzen PD1, PD2, ....PD5 voneinander getrennt. Diese Distanzen sind jeweils im OBU gespeichert.
  • Wenn nun ein Fahrzeug auf der Fahrroute F1 auf die Autobahn 35 auffährt, passiert es zunächst das Kontrollpolygon P5 und anschliessend das Kontrollpolygon P4. Nach dem Passieren von wenigstens 2 Kontrollpolygonen ergibt sich die Fahrrichtung des Fahrzeugs automatisch. Nachdem das Kontrollpolygon P3 nach der Kontrollpolygondistanz PD3, die ja bekannt und im OBU abgespeichert ist, nicht durchfahren wird (Überprüfung durch internen GPS-Km-Zähler), muss das Fahrzeug logischerweise von der Autobahn abgefahren sein. Als gefahrene Autobahnkilometer werden daher die im OBU hinterlegte Messstrecke MS2 registriert.
  • Das Programm des OBUs führt nachfolgende Plausibilitätskontrolle durch:
    Fahrroute Polygon Reihenfolge ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    1. 2. 3. 4. 5. 6. PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4
    F1 P5 P4 X X X X
  • Durchfahren werden die Kontrollpolygone in der Reihenfolge P5, P4. Das Kontrollpolygon P3 wird jedoch nicht mehr erreicht. Folglich wird nur die zwischen den Kontrollpolygonen P5 und P4 liegende Kontrollpolygondistanz PD4 als gültig registriert, nicht jedoch die Kontrollpolygondistanz PD3, da das Kontrollpolygon P3 nicht mehr durchfahren wird. Als Messstrecke wird folglich die Messstrecke MS2, die ein Attribut der Kontrollpolygone P4 und P5 ist, gespeichert.
  • Gemäss Beispiel von Fig. 3 durchfährt das Fahrzeug auf der Fahrroute F2 die Kontrollpolygone in der Reihenfolge P5, P4, P3 und P2. Damit ist die Fahrrichtung eindeutig definiert. Nachdem das Kontrollpolygon P1 nach der Kontrollpolygondistanz PD1 nicht durchfahren wird, die mit dem internen GPS-GPS-Km-Zähler verglichen wird, gilt das Fahrzeug als von der Autobahn abgefahren. Entsprechend werden nur die zwischen den Kontrollpolygonen P5, P4, P3 und P2 liegenden Kontrollpolygondistanzen PD4, PD3 und PD2 als gültig registriert, nicht jedoch die Kontrollpolygondistanzen PD1 und PD5, da die die Kontrollpolygondistanzen definierenden Kontrollpolygonpaare nicht durchfahren werden. Als gefahrene Autobahn-Km werden daher die im OBU hinterlegten Mautstrecken MS2 und MS1 registriert. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute Polygon Reihenfolge ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültire MS
    1. 2. 3. 4. 5. 6. PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4
    F2 P5 P4 P3 P2 X X X X X X X
  • Gemäss Beispiel von Fig. 4 durchfährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F3 die Kontrollpolygon P4 und P5, jedoch keine weitere Kontrollpolygone. Folglich wird die Messstrecke MS4 als gefahrene Messstrecke registriert.
  • Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute Polygon Reihenfolge ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    1. 2. 3. 4. 5. 6. PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4
    F3 P4 P5 X X X X
  • Gemäss Beispiel von Fig. 5 durchfährt das Fahrzeug auf der Fahrroute F4 die Kontroll-polygone P2 bis P5. Folglich entspricht die erfasste Messstrecke der Summe der Messstrecken MS3 und MS4. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute Polygon Reihenfolge ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    1. 2. 3. 4. 5. 6. PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4
    F4 P2 P3 P4 P5 X X X X X X X
  • In dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel durchfährt ein Fahrzeug sowohl auf Fahrroute F5 wie auch auf Fahrroute F6 den ganzen gezeigten Teilabschnitt der Autobahn. Entsprechend werden für das Fahrzeug die Messstrecken MS1 und MS2 und die Messstrecken MS3 und MS4 als gefahrene Autobahnkilometer erfasst. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute Polygon Reihenfolge ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    1. 2. 3. 4. 5. 6. PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4
    F5 P6 P5 P4 P3 P2 P1 X X X X X X X
    F6 P1 P2 P3 P4 P5 P6 X X X X X X X
  • Durchfährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F7 nur ein einziges Kontrollpolygon, so kommt es nicht zur Erfassung einer gültigen Messtrecke (Fig. 7). Eine solche Situation kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass eine rangniedrigere Strasse über das Autobahnstück 35 führt. Nachdem in der Folge weder Kontrollpolygon P4 nach einer Wegstrecke PD4 noch Kontrollpolygon P6 nach einer Wegstrecke PD5 durchfahren werden (interner GPS-Km-Zähler), kommt es zu keiner gültigen Erfassung einer Messstrecke und die Messung wird gelöscht. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute Polygon Reihenfolge ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    1. 2. 3. 4. 5. 6. PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4
    F7 P5 X X
  • In Fig. 8 ist ein Anwendungsbeispiel gezeigt, wo ein Fahrzeug F8 zwar zwei aufeinanderfolgende Kontrollpolygone P4 und P5 durchfährt, die mit dem GPS-Km-Zähler gemessene Wegstrecke jedoch deutlich grösser ist als die Kontrollpolygondistanz PD4, d.h. die Plausibilitätsprüfung führt zu einer Verwerfung des Resultats. Folglich kommt es zu keiner gültigen Erfassung einer Messstrecke. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute Polygon Reihenfolge ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    1. 2. 3. 4. 5. 6. PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 MS1 MS2 MS3 MS4
    F8 P4 P5 X X X
  • Anders stellt sich die Situation dar, wenn die Streckenerfassung nicht auf Autobahnen sondern auf z.B. Bundesstrassen erfolgen soll. Dort besteht das Problem, dass Fahrzeuge zwischen zwei Kontrollpolygonen grundsätzlich die Fahrrichtung ändern können und dass es zwischen zwei benachbarten Kontrollpolygonen möglicherweise noch eine über Nebenstrassen verlaufende oder eine off-road Verbindung gibt. Es muss daher sichergestellt sein, dass ein Benutzer nur mit einer Strassenbenützungsgebühr belastet wird, wenn er auch tatsächlich ein bestimmtes kostenpflichtiges Strassenstück benützt hat.
  • In den Figuren 9 bis 14 ist jeweils ein identisches Strassenbild mit Bundesstrasse 41 und mehreren die Bundesstrasse kreuzenden oder davon abzweigenden nachrangigen Strassen 43 bis 51 gezeigt. Um die Messstrecke eines Fahrzeugs möglichst genau erfassen zu können, sind die Kontrollpolygone jeweils überlappend über Abzweigungen gelegt. Dabei ist nicht unbedingt erforderlich, dass jede einzelne Abzweigung mit einem Kontrollpolygon belegt sein muss. Je mehr Kreuzungen mit Kontrollpolygonen versehen sind, umso genauer kann die Messstrecke eines Fahrzeugs erfasst werden.
  • Gemäss Beispiel von Fig. 9 kreuzt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F9 die Bundestrasse 41, d.h. es wird lediglich das Kontrollpolygon P1 durchfahren, jedoch keine weiteren. Entsprechend kommt es zu keiner Erfassung einer Messstrecke. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute durchfahrene Polygone ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    P1 P2 P3 P4 PD1 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS1 MS2 MS3
    F9 X X
  • Befährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F10 zwar ein Teilstück der Bundesstrasse, verlässt diese jedoch, bevor ein zweites Kontrollpolygon erreicht wird, kommt es ebenfalls zu keiner gültigen Erfassung einer Messstrecke (Fig. 10). Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute durchfahrene Polygone ungültige GP5-PD gültige GPS-PD gültige MS
    P1 P2 P3 P4 PD1 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS1 MS2 MS3
    F10 X X
  • Fährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F11 über die Nebenstrasse 45 auf die Bundesstrasse 41 auf, wo an der Abzweigung kein Kontrollpolygon angelegt wurde, so wird das Fahrzeug erst beim Durchfahren des Kontrollpolygons P2 (Abzweigung 47) registriert (Fig. 11). Wenn das Fahrzeug jedoch den Weg nicht auf der Bundesstrasse 41 fortsetzt, sondern das Kontrollpolygon P3 über eine Abkürzung (off-road) erreicht, dann kommt es trotz Passieren zweier aufeinanderfolgender Kontrollpolygone P2 und P3 zu keiner gültigen Erfassung einer Messstrecke. Dies deshalb, weil die durch den GPS-Km-Zähler erfasste Strecke deutlich kürzer als die Kontrollpolygondistanz PD2 ist. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute durchfahrene Polygone ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    P1 P2 P3 P4 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS1 MS2 MS3
    F11 X X X X X
  • In Fig. 12 fährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F12 über die Nebenstrasse 45 auf die Bundesstrasse auf und verlässt diese wieder über die Nebenstrasse 51. Im Unterschied zum vorgegangenen Beispiel bleibt das Fahrzeug jedoch zwischen der Auf- und Abfahrt auf der Bundesstrasse 41. Folglich werden die Messstrecken MS2 und MS3 erfasst. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute durchfahrene Polygone ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    P1 P2 P3 P4 PD1 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS2 MS3
    F12 X X X X X X X X
  • In Fig. 13 fährt ein Fahrzeug auf der Fahrroute F13 über die Nebenstrasse 43 auf die Bundesstrasse 41 auf und verlässt diese wieder über die Nebenstrasse 51 Folglich werden die Messstrecken MS1, MS2 und MS3 als Messstrecke erfasst. Die entsprechende Plausibilitätskontrolle sieht wie folgt aus:
    Fahrroute durchfahrene Polygone ungültige GPS-PD gültige GPS-PD gültige MS
    P1 P2 P3 P4 PD1 PD2 PD3 PD1 PD2 PD3 MS1 MS2 MS3
    F13 X X X X X X X X X X
  • Das OBU funktioniert folgendermassen: In einem Speicher des OBUs ist eine Vielzahl von sog. virtuellen Kontrollpolygonen hinterlegt. Jedes Kontrollpolygon ist durch eine Mehrzahl von Geokoordinaten definiert und kann grundsätzlich jede beliebige Form (rund, recht- oder vieleckig) einnehmen. Von Bedeutung ist lediglich, dass die Kontrollpolygone mit einem kurzen Strassenabschnitt der realen Welt überlappen, sodass mittels eines GPS-Empfängers feststellbar ist, wenn ein Fahrzeug sich innerhalb eines Kontrollpolygons befindet resp. dieses passiert und damit nachweisbar ist, dass dieses Fahrzeug eine bestimmte Strasse befährt. Die Kontrollpolygone werden auf einem nachgestellten (backend-) Rechner entsprechend den zu bemautenden Strassen definiert und dann auf das OBU übertragen.
  • Zur Erfassung der Kontrollpolygone können bestehende Geoinformationssysteme (GIS) benützt werden. In den GIS ist eine Vielzahl von amtlichen Messpunkten registriert, die die Länge von Strassenabschnitten amtlich festlegen. Mit Hilfe der GIS können auch die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens notwendigen Kontrollpolygone erfasst werden. Dies kann in einem nachgestellten (backend) Rechner durchgeführt werden. Die erfassten Kontrollpolygone, und die mit diesen verknüpften, gegenseitigen Abstände der Kontrollpolygone und Länge der Messstrecken werden dann auf das OBU übertragen.
  • Kontroll-Polygone auf Autobahnen sind vorzugsweise zwischen den jeweiligen vorbestimmten Messpunkten und auf Bundesstraßen vorzugsweise direkt auf den Messpunkten von Straßenverzweigungen vorgesehen. Üblicherweise haben die Kontrollpolygone in Fahrrichtung gesehen eine solche Längserstreckung, dass selbst bei sehr hoher Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges bei einer bestimmten Messfrequenz des GPS-Empfängers mindestens ein und vorzugsweise mehrere Messpunkte des GPS-Empfängers innerhalb der Kontrollpolygon-Durchfahrt erfasst werden können. Die Kontrollpolygone haben in Fahrbahnrichtung eine Längserstreckung bis 1000 m, vorzugsweise bis 500 m und besonders bevorzugt bis 300 m haben. Typischerweise habe die Polygone in Fahrbahnrichtung eine Länge zwischen 20 und 300 m, vorzugsweise zwischen 50 und 180 m und besonders bevorzugt zwischen 70 und 150 m. In der Breite sind die Polygone so gewählt, dass sie die Fahrbahnbreite um ein bestimmtes Mass in Abhängigkeit der Genauigkeit der Positionsbestimmung übertrifft.
  • Ein bedeutendes Merkmal des erfindungsgemässen Mauterfassungssystems ist die zuverlässige Datenerfassung mittels einer durchgeführten Plausibilitätsprüfung: Die vom GPS-Km-Zähler errechnete oder vom Tachometer erfasste Wegstrecke zwischen zwei durchfahrenen Kontrollpolygonen wird mit der im OBU hinterlegten Kontrollpolygondistanz verglichen. Nur wenn die Plausibilitätsprüfung positiv ist, d.h. wenn die gemessene Wegstrecke mit der im OBU gespeicherten Kontrollpolygondistanz im Wesentlichen übereinstimmt, ist eine gültige Messung zustande gekommen. Damit kann wirksam verhindert werden, dass Strassenbenützer für nicht befahrene Strecken belastet werden.
  • Auf Autobahnen befinden sich amtliche Vermessungspunkte, die jeweils für die Berechnung der offiziellen Länge eines Strassenabschnittes zwischen Ein- und Ausfahrten bzw. bei Autobahnkreuzen verwendet werden. Beispiele spezifischer Messpunkte bei Autobahn-Auf- und Autobahn-Abfahrten sind beispielsweise unter folgendem Link gezeigt: http://mgo.ms/s/x7wt0. Damit das Auffahren auf resp. Abfahren von einer Autobahn zuverlässig festgestellt werden kann, sind Kontrollpolygone zwischen den Messpunkten vorgesehen. Im OBU sind nicht nur die Geokoordinaten der Kontrollpolygone, sondern auch die offiziellen Messstrecken zwischen den einzelnen Auf- und Ausfahrten gespeichert. Falls für die Mautrechnung erforderlich, können auch die IDs der Auf- und Abfahrten im OBU gespeichert sein.
  • Wenn nun mittels des OBUs 11 festgestellt wird, dass eine Messstrecke befahren wurde und eine entsprechende Plausibilitätsprüfung positiv ist, wird das Konto eines Strassenbenützers mit einer Mautgebühr belastet.
  • Wenn Mautgebühren für Bundesstrassen erhoben werden sollen, werden die Kontrollpolygone vorzugsweise über die Messpunkte bei Strassenabzweigungen gelegt, wobei grundsätzlich nicht bei jeder Abzweigung ein Kontrollpolygon vorgesehen sein muss, wenn keine 100%-ige Erfassung der auf mautpflichtigen Strassen gefahrenen Kilometern gefordert ist. Bei Bedarf können auch über Messpunkten Kontroll-Polygone platziert sein, die auf keiner Strassenabzweigung liegen.
  • Die für die Benutzung der mautpflichtigen Strassen fällige Gebühr kann auf Basis von Zeit- und/oder Streckendaten berechnet sein. Die entsprechenden Informationen können im OBU oder in einem zentralen Mautserver hinterlegt sein.
  • Die im OBU berechneten mautpflichtigen Streckendaten werden automatisch an vorhandene DSRC-Kontrollgeräte transferiert, wenn solche passiert werden.
  • Ein Onboard-Unit (OBU) zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer besitzt ein GPS-Modul zur laufenden Berechnung der Fahrzeugposition und des zurückgelegten Weges, eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einem Kontrollgerät, und eine Rechnereinheit mit einem Prozessor und einem Speicher. Die Rechnereinheit steht mit dem GPS-Modul, der Kommunikationseinrichtung und dem Speicher in Verbindung. Im Speicher des OBUs sind ein Programm und Daten, wie OBU-ID und Fahrzeug-Stammdaten abgelegt. Ausserdem sind im Speicher, die Geokoordinaten einer Vielzahl von Kontrollpolygonen, deren Distanzen zu anderen Kontrollpolygonen und die entsprechenden Messstrecken abgespeichert. Die Kontrollpolygone dienen dazu festzustellen, ob nutzungsgebührenpflichtige Strassenabschnitte befahren wurden. Eine gefahrene Wegstrecke, bzw. Messtrecke wird allerdings nur dann gezählt, wenn das Resultat plausibel ist, d.h. eine unabhängige Streckenmessung mit den Polygondistanzen im Wesentlichen übereinstimmt. Von Bedeutung ist ferner, dass die Fahrstrecken aufgrund der amtlich festgelegten vermessenen Strassenabschnitte berechnet werden.
    • Legende
    • 11
    Onboard Unit (OBU = Fahrzeuggerät)
    13
    Programm
    15
    Speicher
    17
    GPS-Modul
    19
    CPU (Mikroprozessor)
    21
    Stromversorgungseinheit
    23
    DSRC- Kontrollgerät
    25
    Informationen (Daten)
    27
    Synchron-OBU
    29
    Smartphone
    33
    Mautserver
    35
    Autobahnstück
    37
    erste Autobahn-Fahrbahn
    39
    zweite Autobahn-Fahrbahn
    41
    Bundesstrasse
    43 bis 51
    Nebenstrassen

Claims (15)

  1. Verfahren zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer mit folgenden Verfahrensschritten:
    a Editieren von Kontrollpolygonen auf mautpflichtigen Straßen dergestalt, dass die Kontrollpolygone jeweils lediglich mit einem Teil eines mautpflichtigen Strassenabschnitts überlappen,
    b Festlegen von Messstecken zwischen jeweils 2 vordefinierten, sich im Strassenverlauf befindlichen Messpunkten und Verknüpfen der jeweils festgelegten Messstrecken mit zumindest 2 sich auf der jeweiligen Messstrecke angeordneten Kontrollpolygonen;
    c Berechnen der Kontrollpolygon-Distanzen zwischen den sich jeweils auf einer Messstrecke im Strassenverlauf angeordneten Kontrollpolygonen;
    d Speichern der in den Schritten a bis c berechneten Daten in einem On Board Unit (OBU) (11)
    e Berechnen der Geokoordinaten bzw. Positionsdaten eines Fahrzeugs = OBU mittels des GPS-Moduls (17) und Vergleichen der berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoordinaten der Kontrollpolygone zur Feststellung, ob sich das OBU/Fahrzeug innerhalb eines Kontrollpolygons befindet;
    f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeuges nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
    g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mit der abgespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, und die der Fahrrichtung entsprechende Messstrecke nur dann als benutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwischen der vom Kilometerzähler gemessenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz liegt,
    h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon mit der entsprechenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstreckenspeicher;
    i Wiederholen der Schritte e bis h.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kontrollpolygon-ID-Folge nur dann gewertet wird, wenn Wegstrecke und Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur solche Daten vom OBU (11) an den Mautserver (33) des jeweiligen Landes übermittelt werden, die von der örtlichen Datenschutzbehörde auch freigegeben wurden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Mautverrechnung erforderlichen Informationen beim Passieren eines DSRC-Kontrollgeräts (31) vom OBU (11) an ersteres übertragen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten des OBU via einer DSRC-Schnittstelle auf einen externen Rechner, vorzugsweise auf ein mobiles Endgerät, übertragen werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Daten zwecks Kontrolle der Funktionstüchtigkeit des OBUs und/oder für die Berechnung der Mautgebühr an ein Mobilgerät, vorzugsweise an ein Kontrollgerät (31), Smartphone (29) oder einen Tablet-Computer, übermittelt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zugfahrzeug und pro gezogenes Fahrzeug je ein OBU vorgesehen ist, und dass die OBUs ausgelegt sind, um synchron, z.B. jede volle UTC-Minute, die aktuelle Position zu bestimmen und direkt oder indirekt miteinander in Kontakt zu treten, um vorzugsweise selbsttätig eine bestimmte Fahrzeugkombination zu ermitteln, wenn die von zwei OBUs gemeldeten Positionsdaten über eine bestimmte zurückgelegte Wegstrecke einen im Wesentlichen konstanten Abstand voneinander aufweisen.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Sende- bzw. Empfangsbereich der DSRC-Kommunikationseinrichtung (23) sich befindlichen OBUs miteinander direkt in Kontakt treten und ihre Positionsdaten melden, wobei die OBUs (11) die Positionsdaten synchron im UTC-Takt, wie zu jeder halben/vollen UTC-Minute, und/oder beim Durchfahren eines Kontrollpolygons im UTC-Sekundentakt die aktuelle Position bestimmen, und eine bestimmte Fahrzeugkombination ermittelt wird, wenn die von zwei OBUs (11) gemeldeten Positionsdaten über eine bestimmte zurückgelegte Wegstrecke einen im Wesentlichen konstanten Abstand voneinander aufweisen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeug-Stamm- und Bewegungsdaten zwischen den OBUs des Zugfahrzeugs und des gezogenen Fahrzeugs ausgetauscht werden.
  10. Onboard Unit (11) zur Erfassung der von einem Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Strasse zurückgelegten Kilometer mit
    - einem GPS-Modul (17) zur laufenden Erfassung der Fahrzeugposition,
    - einer Kommunikationseinrichtung (23) zur Kommunikation mit einem Kontrollgerät (31),
    - einer Rechnereinheit mit einem Prozessor (19) und einem Speicher (15), die mit dem GPS-Modul (17), der Kommunikationseinrichtung (23) und dem Speicher (15) in Verbindung steht, und
    - einem im Speicher (15) abgelegten Programm (13) und
    - im Speicher (15) abgelegten Daten, wie OBU-ID und Fahrzeug-Stammdaten jenes Fahrzeugs, in dem das OBU mitgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass im Speicher (15) folgende Daten gespeichert sind:
    - die Geokoordinaten einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Kontrollpolygonen, die jeweils mit einem Teil einer mautpflichtigen Straße überlappen,
    - mit den Kontrollpolygonen verknüpften Messstrecken zwischen jeweils 2 vordefinierten, sich im Strassenverlauf befindlichen Messpunkten; und
    - mit den Kontrollpolygonen verknüpften Polygondistanzen, die dem Abstand von zwei sich jeweils auf einer Messstrecke und im Strassenverlauf angeordneten Kontrollpolygonen entsprechen,
    - und dass das Programm (13) ausgelegt ist, während des Betriebs folgende Verfahrensschritte durchzuführen:
    e Berechnen der Geokoordinaten eines Fahrzeugs mittels des GPS-Moduls (17) und Vergleichen der berechneten Geokoordinaten mit den abgespeicherten Geokoordinaten der Kontrollpolygone zur Feststellung, ob sich das OBU/Fahrzeug innerhalb eines Kontrollpolygons befindet;
    f Festlegung der Fahrrichtung eines Fahrzeug nach dem Passieren von zwei im Strassenverlauf aufeinander folgenden Kontrollpolygonen;
    g Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, indem die mit einem Kilometerzähler gemessene Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mit der abgespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, und die der Fahrrichtung entsprechende Messstrecke nur dann als benutzt gewertet wird, wenn die Differenz zwischen der vom Kilometerzähler gemessenen Wegstrecke und der gespeicherten Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz liegt,
    h Abspeichern und Aufaddieren der mit dem Kontrollpolygon mit der entsprechenden Fahrrichtung verknüpften Länge der Messstrecke in einem Fahrstreckenspeicher; und
    i Wiederholen der Schritte e bis h.
  11. OBU nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Kontrollpolygonen mittels eines GPS-Km-Zählers erfasst und mit der in den Kontrollpolygonen gespeicherten Kontrollpolygondistanz verglichen wird, wobei die fahrrichtungsspezifische Messstrecke nach zusätzlicher Prüfung der Kontrollpolygon-ID-folge gewertet wird, wenn Wegstrecke und Kontrollpolygondistanz innerhalb einer definierten Toleranz übereinstimmen.
  12. OBU nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (23) eine DSRC-Kommunikationseinrichtung ist.
  13. OBU nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das OBU zumindest zwei DSRC Schnittstellen aufweist, wobei die eine dazu ausgelegt ist, die für die Mautberechnung erforderlichen Daten auf ein Kontrollgerät (31-zu übertragen.
  14. OBU nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die DSRC-Kommunikationseinrichtung für die (bidirektionale) Kommunikation mit einem anderen OBU ausgelegt ist.
  15. OBU nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm ausgelegt ist, selbsttätig sich in Bewegung befindliche Fahrzeugkombinationen bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Hänger (mit je einem OBU) zu ermitteln und Daten auszutauschen.
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