SI22722A - Elektronska cestninska mapa - Google Patents

Abstract

Izum razkriva elektronsko cestninsko mapo, ki vsebuje množico virtualnih cestninskih postaj, ki pokrivajo celo področje cestninjenja, kjer vsaka v množici virtualnih cestninskih postaj vsebuje eno ali več geografskih področij, ki so poljubni mnogokotniki, kjer je cestninska mapa definirana kot drevesna struktura, ki sestoji iz celic, ki so definirane kot pravokotniki z natanko določenimi koordinatami in imajo stranice vzporedne z geografskimi poldnevniki in vzporedniki, kjer je količina podatkov v posamezni celici manjša od kapacitete pomnilnika OBU, vsaka omenjena celica vsebuje vse cestninske postaje oziroma geografska področja, ki so vsaj delno znotraj območja, ki ga celica pokriva, pri cestninjenju pa se upoštevajo samo tiste celice, ki predstavljajo liste drevesne strukture. Izum zagotavlja minimalno izmenjavo podatkov med DM in OBU s čimer je razbremenjen komunikacijski kanal, posledično pa so zmanjšani stroški in/ali čas posodabljanja.

Description

Elektronska cestninska mapa

Področje izuma

Predmetni izum se nanaša na elektronsko cestninsko mapo, ki se uporablja v elektronskem pobiranju cestnin na daljavo. Cestninska mapa je urejena množica virtualnih cestninskih postaj in pokriva celotno področje cestninjenja, kije lahko država, regija, kontinent ali cel svet, predmet cestninjenja pa so poleg celotnega cestnega omrežja (ceste vseh kategorij) še parkirišča, predori, mostovi, mestna središča in podobno.

Bolj natančno se izum ukvarja z organizacijo množice zajetih podatkov znotraj cestninske mape na čim bolj učinkovit način.

Ozadje izuma in stanje tehnike

Elektronsko pobiranje cestnin je v tehniki že poznano že dlje časa. Eden izmed najbolj naprednih sistemov za pobiranje cestnin na daljavo je zasnovan tako, daje ozemlje kjer pobiranje cestnin poteka, kjer je omenjeno ozemlje lahko manjše (npr. del mesta) ali večje (npr. celotna država, več držav, kontinent ali kar cel svet), razdeljena na geografska področja.

Ta področja so definirana kot poljubni mnogokotniki, ki so prilagojeni obliki in poteku cestišča, njihova vozlišča pa so podana z GPS koordinatami, ki vsebujejo geografsko širino in geografsko dolžino (brez nadmorske višine).

Eno ali več omenjenih geografskih področij predstavlja virtualno cestninsko postajo.

Poleg vozlišč, ki definirajo prostorsko umestitev, virtualne cestninske postaje vsebujejo tudi identifikacijsko oznako, tip cestninske postaje, identifikacijsko oznako pobiralca cestnine ter navedbo plasti mape v kateri se cestninska postaja nahaja, kar je nujno v primeru, če se področja virtualnih cestninskih postaj med seboj prekrivajo.

Tip cestninske postaje določa na kakšen način se izvaja cestninjenje, ki je lahko segmentno (odseki avtoceste, tuneli, mostovi...), na podlagi časa nahajanja vozila znotraj cestninske postaje (mestna središča, parkirišča...) ali na podlagi dolžine prevožene poti znotraj cestninske postaje (mreža regionalnih cest).

Pobiranje cestnin poteka tako, da se v vsakem vozilu nahaja komunikacijska enota, ki brezžično komunicira (npr. preko GPRS omrežja) z distributerjem mape (DM).

V angleščini je za tako enoto uveljavljena oznaka OBU (kratica od »on board unit«), zato bomo v nadaljevanju uporabljali oznako OBU.

Seznam vseh virtualnih cestninskih postaj s koordinatami predstavlja cestninsko mapo področja, ki se cestnini. Mapa cestninskih postaj se nahaja ter vzdržuje pri distributerju mape (DM), ki je zadolžen tudi za distribucijo podatkov o mapi OBU napravam.

OBU mora poznati tip cestninske postaje, da lahko pripravi ustrezne podatke o gibanju vozila in prehajanju iz enega geografskega področja v drugega. Kot dodaten tip cestninske postaje je definirano »cestninsko področje«, ki predstavlja geografski prostor (na primer državne meje), znotraj katerih OBU naprava cestnini na privzeti način. Ob zapustitvi cestninskega področja OBU naprava preklopi v kompatibilen način delovanja, glede na ureditev cestninjenja v katerega vstopa.

Tehnični problem

Pri opisanem načinu pobiranja cestnin je množica zajetih podatkov izjemno velika, kar povzroča težave pri njihovi obdelavi, ažuriranju stanja posameznega vozila in posledično zastoje ali napake pri obračunavanju cestnin.

Ker mora OBU poznati geografska področja po katerih se vozilo giblje ali nahaja, mora vsebovati podatke o teh področjih, kar pa v praksi predstavlja problem, saj je pomnilnik v OBU omejen in ne more sprejeti celotne cestninske mape.

Kratek opis izuma

Predmetni izum, opisani tehnični problem rešuje z uvedbo cestninske mape, ki je definirana kot drevesna struktura, ki sestoji iz celic, ki so definirane kot pravokotniki z natanko določenimi koordinatami in imajo stranice vzporedne z geografskimi poldnevniki in vzporedniki.

Kratek opis slik

V nadaljevanju je predmetni izum opisan s pomočjo priloženih slik, na katerih je prikazana:

Slika 1: drevesna struktura cestninske mape,

Slika 2: označevanje novih celic pri razdelitvi celice,

Slika 3: označevanje poti v drevesu z nizanjem 2-bitnih blokov,

Slika 4: primeri identifikacijskih oznak celic.

Podroben opis izuma

Pri organizaciji cestninske mape je potrebno upoštevati naslednja dejstva:

• Prostorska omejitev:

o Naprava OBU v vozilu je omejena z velikostjo pomnilnika, medtem ko je cestninska mapa celotnega področja cestninjenja poljubno velika, zato je prenos celotne mape v OBU neizvedljiv.

• Minimalna izmenjava podatkov:

o Osnovni predpogoj za pravilno zaračunavanje prevožene poti je konzistentnost razporeditev cestninskih postaj med OBU vozilu in distributerjem mape (DM). Vse spremembe mape (dodajanje novih virtualnih postaj, spreminjanje geografske lege ali ukinitev obstoječih postaj) se morajo pravočasno prenesti vsem napravam OBU, da lahko zajete pozicije vozila obdelujejo s pomočjo veljavnih podatkov. Komunikacija med napravo in distributerjem map (DM) med posodabljanjem podatkov mora biti minimalna zaradi omejitev komunikacijskega kanala ter zmanjšanja stroškov in/ali časa posodabljanja.

o Zato je potrebno zagotoviti, da se ob posodabljanju prenašajo samo tiste spremembe na mapi, ki jih OBU v danem trenutku zares potrebuje.

Posebej moramo biti pozorni na dejstvo, da obdelava zajetih točk ni vedno takojšnja. V primeru nestabilne GPRS komunikacije je posodabljanje cestninske mape onemogočeno, kar lahko povzroči ustavitev obdelave zajetih točk medtem, ko OBU nemoteno še naprej beleži nove pozicije vozila. Takoj, ko se vzpostavi komunikacija (ter s tem tudi posodobitev mape) se bo obdelava zajetih točk nadaljuje. Če do motenj pri komunikaciji med DM in OBU pride pri koncu poti, je zelo verjetno, da bo voznik vozilo ugasnil preden se nazadnje zajete točke obdelajo. V primeru, da bo vozilo parkirano dlje časa (na primer čez vikend ali celo nekaj dni) je možno, da bo medtem prišlo do določenih sprememb v elektronski mapi. Ko bo voznik vozilo spet zagnal, se bo obdelava zajetih točk nadaljevala na mestu, kjer se je pred tem ustavila. Da bi se cestnina obračunala pravilno je potrebno v OBU prenesti mapo cestninskega področja, kije bila veljavna v trenutku zajema podatkov, ne pa tiste, ki je veljavna v trenutku obdelovanja teh točk.

Cestninska mapa je definirana kot drevesna struktura, ki sestoji iz celic. Celice so definirane kot pravokotniki z natanko določenimi koordinatami. Stranice celic so vzporedne z geografskimi poldnevniki in vzporedniki.

Vsaka celica vsebuje vse cestninske postaje oziroma geografska področja, ki so vsaj delno znotraj območja, ki ga celica pokriva.

Drevesna struktura je zgrajena po naslednjih principih:

• Celotno področje cestninjenja mora biti pokrito z izhodiščno celico, ki predstavlja koren drevesna strukture. To celico imenujemo »osnovna celica«.

• Definirana je maksimalna količina podatkov, ki jih posamezna celica vsebuje, sicer jo je potrebno s prepolavljanjem po dolžini in širini razbiti na štiri enake dele. Novonastale celice predstavljajo liste razbite celice. Postopek razbijanja se ponavlja dokler vsi listi ne vsebujejo dovoljene količine podatkov na celico.

• Pri cestninjenju se upoštevajo samo celice, ki so listi drevesne strukture.

Opisani rekurzivni postopek omogoča avtomatsko izdelovanje cestninske mape. Končni rezultat je hierarhična struktura celic, ki popolnoma pokrivajo celotno področje cestninjenja, pri čemer se celice ne prekrivajo med sabo. Količina podatkov v posameznih celicah je navzgor omejena (s parametrom sistema), kar je zelo koristno za načrtovanje minimalnih pomnilniških zmogljivosti OBU ter obvladovanje komunikacijskih omejitev.

Na sliki 1 je prikazana drevesna struktura cestninske mape, kjer je na vrhu prikazana izhodiščna celica 1, ki v naslednjem nivoju 2 razdeljena na štiri celice 2a, 2b, 2c, 2d, ena izmed celic, v tem primeru 2b, pa je v naslednjem nivoju (3) razdeljena na štiri nove celice 3a, 3b, 3c, 3d, znotraj kateri je prikazana delitev še v dveh nivojih.

Celice po zadnji delitvi so listi drevesne strukture. Z delitvijo celic nadaljujemo toliko časa, dokler vsi listi ne vsebujejo dovoljene količine podatkov.

Celicam cestninske mape so prirejene identifikacijske oznake, ki v binarni obliki ponazarjajo pot od korena drevesne strukture do ustrezne celice. Pri postopku deljenja posamezne celice nastanejo štiri nove celice, za katerih označitev rabimo 2 bita, kot je shematsko prikazano na sliki 1, ki prikazuje označevanje novih celic pri razdelitvi celice.

Z nizanjem 2-bitnih blokov lahko označimo pot v drevesu po hierarhiji navzdol. Za enoznačno določitev celice potrebujemo še globino le-te v drevesu.

Število bitov za prikaz globine celice je odvisno od zaželene maksimalne globine drevesne strukture, ki predstavlja cestninsko mapo (zniževanje maksimalne količine podatkov znotraj posamezne celice povečuje maksimalno globino mape).

Kot primer je prikazana uporaba 32 bitne identifikacijske oznake, ki so organizirane na način, prikazan na sliki 3. Biti 31 do 28 določajo globino celice, biti 27 do 0 (v blokih po dva bita) pa določajo pot od korena drevesa do celice. S tem načinom označevanja je omogočena postavitev cestninske mape sestavljene iz največ 16384 celic.

Na sliki 4 je prikazan primer identifikacijskih oznak izhodiščne celice in celic po delitvi, kjer so celice na katere se navedena oznaka nanaša senčene.

S pomočjo dimenzij osnovne celice (korenske celice drevesne strukture) je možno za vsako opazovano celico, na podlagi njene identifikacijske oznake, enoznačno določiti:

• prostorsko umestitev opazovane celice (lahko izračunamo geografske koordinate področja, ki ga pokriva), • relacijo sosednosti (lahko konstruiramo identifikacijske oznake vseh sosednjih celic na isti globini drevesne strukture oziroma enostavno preverimo ali sta podani celici sosednji), • relacijo hierarhične vsebovanosti (lahko konstruiramo identifikacijske oznake vseh celic poddrevesa cestninske mape s korenom v opazovani celici).

Vsak OBU mora poznati dimenzije izhodiščne celice. Minimalna zahteva za izvajanje postopka cestninjenja je prisotnost vsaj ene celice v pomnilniku OBU (celice, ki geografsko ustreza zajeti točki v obdelavi). Za obračun cestnine mora OBU imeti naloženo celico, ki vsebuje prevoženo postajo in predstavlja list drevesne strukture mape. OBU na podlagi dimenzij izhodiščne celice, pravila deljenja ter lastnega položaja lahko izračuna katero celico potrebuje. Posodobljena verzija le-te je lahko že naložena v njegovem pomnilniku ali pa jo zahteva od distributerja (DM). V primeru, da zahtevana celica ni list drevesne strukture bo distributer poslal novo konfiguracijo in postopek se ponovi dokler OBU ne zahteva lista drevesne strukture.

Naložene celice se hranijo v pomnilniku OBU, dokler se le-ta ne napolni. Ko je pomnilnik OBU poln se najdlje neuporabljena celica zbriše in zamenja z novo. Na ta način se gradi delovna množica najbolj potrebnih celic, glede na standardne poti voznika, kar dodatno razbremeni komunikacijo z distributerjem (DM).

Claims (1)

1. Patentni zahtevki

   Elektronska cestninska mapa, ki vsebuje množico virtualnih cestninskih postaj, ki pokrivajo celo področje cestnjinjenja, kjer vsaka v množici virtualnih cestninskih postaj vsebuje eno ali več geografskih področij, ki so poljubni mnogokotniki, značilna po tem, daje definirana kot drevesna struktura, ki sestoji iz celic, ki so definirane kot pravokotniki z natanko določenimi koordinatami in imajo stranice vzporedne z geografskimi poldnevniki in vzporedniki, kjer je količina podatkov v posamezni celici manjša od kapacitete pomnilnika OBU.

   Elektronska cestninska mapa po zahtevku 1, značilna po tem, da vsaka celica vsebuje vse cestninske postaje oziroma geografska področja, ki so vsaj delno znotraj območja, ki ga celica pokriva.

   Elektronska cestninska mapa po zahtevku 2, značilna po tem, da se v primeru, kadar je količina podatkov v posamezni celici prevelika, celica razdeli v štiri nove celice, kjer vsaka izmed novonastalih celice vsebuje količino podatkov, ki je manjša od kapacitete pomnilnika OBU, kjer je vsaka celica označena z enoznačno identifikacijsko oznako.

   Elektronska cestninska mapa po zahtevku 3, značilna po tem, da se pri obračunavanju cestnjinjenja upoštevajo samo tiste celice, ki predstavljajo liste drevesne strukture.

   Elektronska cestninska mapa po zahtevku 3 in 4, kjer izmenjava podatkov med DM in OBU poteka brezžično, značilna po tem, da OBU pozna dimenzije izhodiščne celice in da se v OBU posodobijo samo tiste celice, pri katerih je prišlo do spremembe in/ali, kijih OBU v določenem trenutku potrebuje.

   Elektronska cestninska mapa po zahtevku 5, značilna po tem, da ko je pomnilnik v OBU napolnjen, izbriše celice, ki se najdlje niso uporabljale in jih nadomesti s tistimi celicami, ki jih OBU potrebuje.