DE102009042470A1

Movatterモバイル変換

Info

Publication number: DE102009042470A1
Application number: DE200910042470
Authority: DE
Inventors: Horst Baehring
Original assignee: Bahring Horst Dr
Current assignee: Bahring Horst Dr
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-03-31

Abstract

The arrangement has track edge lines formed by longitudinal course of toll roads. A storing unit stores a digital land map, and a determination unit autonomously determines a position of a vehicle (9). The track edge lines are provided in a digital land map, and are utilized for arrangement of a current position (10) of a vehicle to tracks (6-8) by a vehicle traffic lane. Amount of levied toll charge for the vehicle traffic lane is different. Distance traveled and/or incurred toll charges are detected and stored according to different toll lanes. An independent claim is also included for a method for collecting toll charge on multi-lane roads.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung von Mautgebühren auf mehrspurigen Straßen,

– unter Verwendung einer digitalen Landkarte, welche Elemente aufweist, mittels derer der Längsverlauf der mautpflichtigen Straßen festgelegt ist,

wobei die Anordnung

– Mittel zur Speicherung der digitalen Landkarte,
– Mittel zur autonomen Ermittlung der Position eines Fahrzeuges,
– Mittel, welche anhand der Positionsdaten und der Daten über den Längsverlauf der mautpflichtigen Straßen die zurückgelegten Wegstrecken und/oder die angefallenen Mautgebühren ermitteln und/oder speichern
– und Mittel zur Abbuchung der Mautgebühr

umfasst.The invention relates to an arrangement for recording tolls on multi-lane roads,

Using a digital map having elements defining the longitudinal course of the toll roads,

the arrangement

- means for storing the digital map,
- means for autonomous determination of the position of a vehicle,
- Means, which determine based on the position data and the data on the longitudinal course of the toll roads the distances covered and / or the tolls incurred and / or store
- and means for debiting the toll

includes.

Zur Erhebung von Nutzungsgebühren auf mautpflichtige Straßen, insbesondere Autobahnen, sind verschiedene Systeme bekannt. Neben den vor allem in Italien und Frankreich üblichen Mautstationen, an denen die Kraftfahrer anhalten und die Gebühr für die zurückgelegte Fahrtstrecke entrichten, kommen auch Systeme zur Anwendung, bei denen die Gebühren automatisch erhoben werden. Diese Mautsystem lassen sich hinsichtlich der Ermittlung der Fahrtstrecke in zwei Kategorien untergliedern
bakengestützte Systeme
und solche mit autonomer Positionsbestimmung.Various systems are known for charging tolls on toll roads, especially highways. In addition to the customary toll stations in Italy and France, where drivers stop and pay the fee for the distance traveled, systems are also used in which the fees are charged automatically. These toll systems can be subdivided into two categories with regard to the determination of the route
beacon-based systems
and those with autonomous position determination.

Beispiele für diese Systeme sind,
für ersteres System das im Jahr 2004 in Österreich eingeführte
für letzteres System das im Jahr 2005 in Deutschland eingeführte
LKW-Mautsystem.Examples of these systems are,
for the first system introduced in Austria in 2004
for the latter system introduced in 2005 in Germany
Truck toll system.

Mautsysteme nach Kategorie eins umfassen straßenseitig montierte Baken und fahrzeugseitig montierte Geräte. Bei dem genannten Beispiel werden die Baken durch Mautportale über den betreffenden Straßen realisiert, welche mit den sogenannten GO-Boxen in den mautpflichtigen Fahrzeugen kommunizieren. Die Boxen enthalten einen Datenspeicher mit Parametern, welche die Gebührenhöhe beeinflussen, ein Modul zur Entrichtung der Gebühren und einen Mikrowellen-Transponder zur Kommunikation mit den Baken. Bei den bakengestützten Systemen ist in der Regel in den Baken bzw. einem mit den Baken verbundenen Zentralrechner die Tarifstruktur hinterlegt.Category one toll systems include on-road mounted beacons and on-board mounted equipment. In the example mentioned, the beacons are realized by toll gates over the respective roads, which communicate with the so-called GO boxes in the toll vehicles. The boxes contain a data memory with parameters which influence the charge level, a module for paying the fees and a microwave transponder for communicating with the beacons. In beacon-based systems, the tariff structure is usually stored in the beacons or a central computer connected to the beacons.

Durch den Ort der Bake wird eine Position im Straßennetz definiert, an welcher der Bezahlvorgang stattfindet. Die Gebühren werden daher jeweils beim Durchfahren der Portale anhand der von Portal zu Portal zurückgelegten Strecke ermittelt und von dem Guthaben eines elektronischen Zahlungsmittels auf der GO-Box (Pre-Pay-Verfahren) oder im Nachhinein über ein Kreditkartensystem oder mittels Lastschriftverfahren (Post-Pay-Verfahren) abgebucht.The location of the beacon defines a position in the road network at which the payment process takes place. The fees are therefore each determined when driving through the portals based on the distance traveled from portal to portal and from the balance of an electronic means of payment on the GO-Box (pre-pay procedure) or afterwards via a credit card system or by direct debit (Post-Pay Method).

Systeme nach Kategorie zwei weisen Erfassungsgeräte auf den Fahrzeugen auf (On-Board-Units kurz OBUs genannt), welche in der Regel jeweils mit einem Positionsbestimmungsmodul mittels Satellitennavigation ausgestattet sind, so dass das Fahrzeug seine Position auf der Erdoberfläche jeweils autonom bestimmen kann. Das Positionsbestimmungsmodul ermittelt dabei üblicherweise im Sekundentakt die aktuelle Position des Fahrzeuges.Systems according to category two have detection devices on the vehicles (called OBUs for short), which are usually each equipped with a position determination module by means of satellite navigation, so that the vehicle can autonomously determine its position on the earth's surface. The position determination module usually determines the instantaneous position of the vehicle every second.

Das Positionsbestimmungsmodul hat Zugriff auf ein Speichermodul, in welchem eine digitale Landkarte der mautpflichtigen Straßen und Orte von (fiktiven) Zahlstellen, Benutzer- oder Fahrzeugdaten und die Tarifstruktur hinterlegt sind. Wird bei einem durch ein Verarbeitungsmodul durchgeführten Vergleich der Positionsdaten mit den abgespeicherten gebührenpflichtigen Straßenabschnitten festgestellt, dass sich das Fahrzeug auf einer gebührenpflichtigen Straße befindet, werden die entsprechenden Gebühren berechnet und beim Passieren einer Zahlstelle vom elektronischen Zahlmittel des Erfassungsgerätes abgebucht.The position determination module has access to a memory module in which a digital map of the toll roads and places of (fictitious) paying agents, user or vehicle data and tariff structure are stored. If a comparison of the position data with the stored toll road sections by means of a processing module determines that the vehicle is on a toll road, the corresponding fees are calculated and debited from the electronic payment means of the registration device when a paying agent passes.

Bei einer Variante dieses Systems werden ebenfalls Baken eingesetzt und weisen die Erfassungsgeräte jeweils ein Modul zur Kommunikation mit den Baken auf. Bei Systemen dieser Art sind die Tarifstruktur und die digitale Landkarte der mautpflichtigen Straßen in den Baken bzw. einem mit diesen verbundenen Zentralrechner abgelegt. Im Speichermodul des Erfassungsgerätes hingegen werden die Positionsdaten der jeweils befahrenen Strecke gespeichert.In a variant of this system, beacons are also used and the detection devices each have a module for communicating with the beacons. In systems of this type, the tariff structure and the digital map of the toll roads in the beacons or one associated with these Central computer stored. In the memory module of the detection device, however, the position data of the respective traveled route are stored.

Beim Passieren einer Bake wird aufgrund der Daten im Speicher die zu entrichtende Gebühr ermittelt und von dem Guthaben eines elektronischen Zahlungsmittels auf der On-Board-Unit (Pre-Pay-Verfahren) oder im Nachhinein über ein Kreditkartensystem oder mittels Lastschriftverfahren (Post-Pay-Verfahren) abgebucht.When passing a beacon, the fee to be paid is determined on the basis of the data in the memory and from the balance of an electronic means of payment on the on-board unit (pre-pay method) or afterwards via a credit card system or by direct debit (post-pay). Procedure).

Die Baken dienen bei dieser Variante nicht zur Positionsermittlung wie bei Systemen nach Kategorie eins, sondern nur zur Gebührenermittlung und -erhebung. Es sind daher vergleichsweise nur wenige Baken erforderlich. Darüber hinaus können die Tarifstruktur und die digitalen Landkarten auf dem mit den Baken verbundenen Zentralrechner des Betreibers jeweils auf dem neusten Stand gehalten werden.In this variant, the beacons are not used to determine positions as in category one systems, but only for fee determination and collection. There are therefore comparatively few beacons required. In addition, the tariff structure and the digital maps can each be kept up to date on the operator's central computer connected to the beacons.

Es sind auch autonome Systeme vorgeschlagen geworden, bei welchen die Kommunikation zu dem Zentralrechner nicht über straßenseitige Baken erfolgt, sondern mittels Mobilfunk durchgeführt wird. Ebenso gibt es Vorschläge zu den Systemen mit autonomer Arbeitsweise, bei welchen die Positionsbestimmung nicht über Satellitennavigation, sondern ebenfalls mit Hilfe des Mobilfunknetzes durchgeführt wird (PCT/DE00/02487). Grundlage für die Positionsermittlung in diesem Fall sind die Signallaufzeiten zwischen einem fahrzeugseitigen Mobilfunkgerät und den Basisstationen des Mobilfunknetzes.Autonomous systems have also been proposed, in which the communication to the central computer does not take place via roadside beacons, but is carried out by means of mobile radio. Likewise, there are proposals for the systems with autonomous operation, in which the position determination is not carried out via satellite navigation, but also with the help of the mobile network ( PCT / DE00 / 02487 ). Basis for the position determination in this case are the signal transit times between a vehicle-side mobile device and the base stations of the mobile network.

Die bekannten Mautsysteme sind in der Regel dafür konzipiert, beim Befahren von mautpflichtigen Straßen die Länge der befahrenen Wegestrecken zu erfassen und die hierfür anfallenden Gebühren in Rechnung zu stellen. Bei den Systemen mit autonomer Arbeitsweise wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Fahrzeugposition mit einer fahrzeugseitig oder baken- bzw. zentralrechnerseitig vorgehaltenen digitalen Landkarte abgeglichen wird, in welchen insbesondere Referenzdaten über den Längsverlauf der mautpflichtigen Straßen abgelegt sind.The known toll systems are usually designed to detect when driving on toll roads, the length of the traveled routes and to charge the fees incurred for this purpose. In the case of the systems with an autonomous mode of operation, this object is achieved in that the vehicle position is compared with a digital map maintained on the vehicle side or on the bakery or central computer in which, in particular, reference data are stored on the longitudinal course of the toll roads.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Systeme ist, dass – bis auf wenige Vorschläge – hierüber hinaus gehende Aufgaben, insbesondere solche zur Verkehrslenkung, nicht durchgeführt werden können.A major disadvantage of these systems is that - except for a few proposals - tasks beyond this, in particular those for traffic control, can not be carried out.

Nach einem jener wenigen Vorschläge ist die Höhe der Maut zeitlich gestaffelt, um mit geringeren Gebühren eine Verlagerung des Verkehrs in verkehrsarme Zeiten zu erlangen. Die zeitliche Staffelung der LKW-Maut in Deutschland scheitert derzeit jedoch an den manuellen Einbuchungsmöglichkeiten wie Mautterminal oder Internet. Bei diesen wird dem Mautzahler, je nach Entfernung, ein mehrstündiges Zeitfenster für die Benutzung einer gebührenpflichtigen Autobahn eingeräumt. Wann er auf seiner Fahrt einen Streckenabschnitt zur Hochpreiszeit befährt, kann im manuellen Bezahlsystem nicht bestimmt werden. Um die Maut in der vorgeschlagenen Weise staffeln zu können, ist es daher notwendig, alle LKWs mit einer Einrichtung zur automatischen Erfassung (On-Board-Unit) auszustatten.According to one of those few proposals, the amount of the toll is staggered in time, with lower fees to obtain a shift of traffic in low-traffic times. The temporal graduation of the truck toll in Germany fails at the moment however at the manual Einbuchungsmöglichkeiten such as toll terminal or Internet. In these, the toll payers, depending on the distance, granted a multi-hour window for the use of a toll motorway. When he drives a section of the road at a high price during his journey, can not be determined in the manual payment system. In order to stagger the toll in the manner proposed, it is therefore necessary to equip all trucks with an automatic detection device (on-board unit).

Nach einem anderen Vorschlag entsprechend derDE 602 01 075 T2 ist vorgesehen, den Verstopfungsgrad einer mautpflichtigen Straße zu ermitteln und die Höhe der zu zahlenden Maut von der Verstopfung der Straße abhängig zu machen.According to another proposal according to the DE 602 01 075 T2 It is intended to determine the degree of congestion of a toll road and to make the amount of the toll to be paid depends on the blockage of the road.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Erfassung von Mautgebühren auf mehrspurigen Straßen zur Verfügung zu stellen, welche die angegebenen Nachteile der bekannten Lösungen behebt, die Verkehrssicherheit erhöht und den Verkehrsfluss verbessert. Insbesondere wird durch vorliegende Erfindung die Einhaltung des Rechtsfahrgebotes gefördert, die Zahl der Raser auf Autobahnen verringert und eine Harmonisierung der Geschwindigkeiten von auf unterschiedlichen Spuren fahrenden Fahrzeugen erreicht.The object of the present invention is to provide an arrangement for detecting tolls on multi-lane roads, which overcomes the stated disadvantages of the known solutions, increases traffic safety and improves traffic flow. In particular, the present invention promotes compliance with the legal requirement, reduces the number of speeders on highways and achieves a harmonization of the speeds of vehicles traveling on different tracks.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

– in der digitalen Landkarte weitere Elemente und/oder Elemente von der Art vorgesehen sind, die für eine Zuordnung der aktuellen Position des Fahrzeuges zu der vom Fahrzeug befahrenen Spur nutzbar sind,
– die Höhe der erhobenen Mautgebühr für die einzelnen Fahrspuren verschieden ist
– und die Anordnung derart eingerichtet ist, dass die zurückgelegten Wegstrecken und/oder die angefallenen Mautgebühren nach Fahrspuren differenziert erfassbar und speicherbar sind.

This object is achieved in that

In the digital map further elements and / or elements of the kind are provided which can be used for an assignment of the current position of the vehicle to the track traveled by the vehicle,
- the amount of the toll charged is different for each lane
- And the arrangement is set up such that the distances traveled and / or the tolls incurred by lanes are differentiated detectable and storable.

Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, in der digitalen Landkarte neben den Elementen, welche jeweils den Längsverlauf der Straße festlegen, auch Elemente aufzunehmen, welche Aufschluss über die Querdimensionen der jeweiligen Straße geben. Diese Elemente können beispielsweise sein die Randlinie einer Spur, die Breite der einzelnen Spuren und die Zahl der Spuren. Die Anordnung ist so eingerichtet, dass sie aus diesen Daten und der Fahrzeugposition mittels geeigneter Algorithmen die vom Fahrzeug befahrene Spur ermittelt. Hierdurch wird eine Voraussetzung dafür geschaffen, um – einem weiteren Grundgedanken der Erfindung nach – die Maut in Abhängigkeit von der befahrenen Spur zu erheben.A core idea of the invention is to include elements which provide information about the transverse dimensions of the respective road in the digital map in addition to the elements which each define the longitudinal course of the road. These elements can be, for example, the margin line of a track, the width of each track, and the number of tracks. The arrangement is set up so that it uses these algorithms to determine the lane traveled by the vehicle from this data and the vehicle position. As a result, a prerequisite is created to - according to another basic idea of the invention - to collect the toll depending on the traveled lane.

Um die Maut nach dieser Maßgabe abzurechnen, wird durch Mittel der Anordnung in der Regel nach jeder Positionsermittlung ein Abgleich der Positionsdaten des Fahrzeugs mit den in der digitalen Landkarte vorgegebenen gebührenpflichtigen Straßenabschnitten durchgeführt. Wird hierbei festgestellt, dass sich das Fahrzeug auf einer mautpflichtigen Straße befindet, werden die zurückgelegten Wegstrecken und/oder die angefallenen Mautgebühren nach Fahrspuren differenziert ermittelt und gespeichert.In order to settle the toll according to this proviso, averaging of the position data of the vehicle with the toll road sections predetermined in the digital map is generally carried out by means of the arrangement after each position determination. If it is ascertained that the vehicle is on a toll road, the distances covered and / or the tolls incurred will be differentiated and stored according to lanes.

Die Abbuchung der Gebühr erfolgt dann in gleicher Weise, wie bei den heute bekannten Systemen, entweder im Pre-Pay-Verfahren oder im Post-Pay-Verfahren. Im ersten Fall wird die zu entrichtende Gebühr von dem Guthaben eines elektronischen Zahlungsmittels auf fahrzeugseitig vorhandenen Mitteln (OBU, On-Board-Unit) der Anordnung abgebucht. Im zweiten Fall werden die pro Spur gefahrenen Kilometer bzw. die daraus errechneten Gebühren gespeichert und in gewissen Zeitabständen an straßenseitig vorgesehene Baken und von dort an den Zentralrechner des Betreibers übermittelt oder per Mobilfunk direkt an den Zentralrechner gesendet. Dort erfolgt dann die Erhebung der Gebühr über ein Kreditkartensystem oder mittels Lastschriftverfahren.The charge is then charged in the same way as in the systems known today, either in the pre-pay procedure or in the post-pay procedure. In the first case, the fee to be paid is deducted from the balance of an electronic means of payment on-vehicle resources (OBU, On-Board Unit) of the arrangement. In the second case, the per kilometer driven mileage or calculated therefrom fees are stored and transmitted at certain intervals to beacons provided on the road side and from there to the central computer of the operator or sent by mobile phone directly to the central computer. There then the collection of the fee via a credit card system or by direct debit.

Die spurgenaue Bestimmung der Fahrzeugposition zusammen mit der spurabhängigen Maut bilden den Schlüssel für weitreichende Möglichkeiten zur Steuerung des Verkehrsflusses. Hierdurch lassen sich für den Autofahrer finanzielle Anreize schaffen, welche ihn dazu anhalten, ”vernünftig” zu fahren. Das vorgeschlagene System erlaubt somit einerseits eine Erfassung der Autobahngebühren, eröffnet darüber hinaus in vorteilhafter Weise auch Möglichkeiten zur wirksamen Steuerung des Verkehrsflusses.The accurate determination of the vehicle position together with the track-dependent toll form the key to far-reaching possibilities for controlling the traffic flow. This can create financial incentives for the motorist, which encourage him to "reasonable" drive. The proposed system thus allows on the one hand a collection of motorway tolls, also opens in an advantageous manner also ways to effectively control the flow of traffic.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass die Mautgebühr bei Rechtsverkehr (Linksverkehr)

– für die am weitesten rechts (links) liegende Fahrspur am niedrigsten ist, vorzugsweise ein Nulltarif gilt,
– für die Spuren links (rechts) davon umso höher ist, je weiter links (rechts) die betreffende Spur liegt.

In a particularly preferred embodiment of the arrangement according to the invention it is provided that the toll fee for right-hand traffic (left-hand traffic)

- the lane furthest to the left (left) is lowest, preferably a zero tariff,
- for the tracks on the left (right) the higher is the further left (right) the track is.

Heute ist auf Autobahnen und Fernstraßen mit mehreren Fahrspuren in jeder Richtung häufig zu beobachten, dass die Kraftfahrzeuge (bei Rechtsverkehr) überwiegend auf der am weitesten links liegenden Fahrspur fahren, während die weiter rechts verlaufenden Spuren nur von wenigen Fahrzeugen befahren werden.Today, on freeways and highways with multiple lanes in each direction, it can often be observed that motor vehicles (in right-hand traffic) drive predominantly on the left-most lane, while the lanes on the far right are only used by a few vehicles.

Auf grund der Erfahrung, dass Maßnahmen dann am wirksamsten sind, wenn sie mit einem finanziellen Anreiz verbunden sind, wird daher vorgeschlagen, auf der rechten Spur einen niedrigen Tarif vorzusehen, auf den Spuren links davon einen umso höheren Tarif, je weiter links die betreffenden Spuren liegen. Hierdurch werden Kraftfahrer angehalten, vermehrt die rechte Fahrspur zu benutzen, die Einhaltung des an sich vorgeschriebenen Rechtsfahrgebotes wird somit gefördert. Gleichzeitig wird die dichte Belegung der linken Fahrspur, welche zu einer erheblichen Verminderung der Aufnahmekapazität der Straße führt, behoben. Die vorteilhafte Folge hieraus ist, dass die vorhandenen Verkehrsflächen besser ausgelastet werden, der Verkehrsfluss erheblich flüssiger und die Unfallgefahr wesentlich verringert wird.Based on the experience that measures are most effective when they have a financial incentive, it is therefore proposed to set a low tariff in the right lane, on the left side the higher the tariff, the farther left the respective lanes lie. As a result, drivers are encouraged to increasingly use the right lane, compliance with the legal driving requirement prescribed is thus promoted. At the same time, the dense occupancy of the left lane, which leads to a significant reduction in the absorption capacity of the road, fixed. The advantageous consequence of this is that the existing traffic areas are better utilized, the flow of traffic considerably smoother and the risk of accidents is substantially reduced.

Ein wesentliches Element der Erfindung bilden digitale Straßenkarten. Bei diesen Karten muss man zwischen zwei Ausführungsformen unterscheiden, die auf grundlegend verschiedenen Datentypen, den Raster- oder den Vektordaten, basieren.An essential element of the invention are digital road maps. These cards have to differentiate between two embodiments based on fundamentally different types of data, raster or vector data.

Rasterdaten werden beispielsweise bei der Erzeugung und Darstellung digitaler Fotos verwandt, d. h. die darzustellenden Informationen liegen in Form vieler einzelner Bildpunkte vor, die in einem Raster angeordnet sind und in Ihrer Gesamtheit ein Bild ergeben. Bei der Darstellung von Karten mit Vektordaten wird dagegen keine Folge von Bildpunkten gespeichert, sondern jeweils die Lage und der Typ der darzustellenden Elemente.Raster data is used, for example, in the generation and display of digital photos, d. H. the information to be presented is in the form of many individual pixels, arranged in a grid and giving an image in their entirety. In the representation of maps with vector data, however, no sequence of pixels is stored, but in each case the location and the type of the elements to be displayed.

Bei Verwendung von Rasterdaten zur Herstellung digitaler Straßenkarten erweist sich als Nachteil, dass man bei einer starken Vergrößerung der Karte die einzelnen Rasterpunkte sieht und bei einer starken Verkleinerung die einzelnen Punkte sehr dicht zusammen rücken, so dass man nichts mehr erkennen kann. Darüber hinaus bringt eine Darstellung im Rasterformat eine große Menge an Daten mit sich.When using raster data for the production of digital road maps proves to be a disadvantage that you see the individual halftone dots with a strong magnification of the map and with a strong reduction, the individual points very close together, so that you can not see anything. In addition, a raster format display involves a large amount of data.

Wenngleich vorliegende Erfindung auch mit digitalen Landkarten realisierbar ist, welche auf Rasterdaten basieren, werden auf Vektordaten basierende Karten dennoch vorgezogen. Die Elemente, welche gemäß vorliegender Erfindung für eine Zuordnung der aktuellen Position des Fahrzeuges zu der vom Fahrzeug befahrenen Spur nutzbar sind, sind daher vorzugsweise im Vektorformat gegeben und umfassen in diesem Fall die geometrischen Objekte Knoten und/oder Segmente und/oder Kurvaturpunkte und/oder Flächen.Although this invention is also feasible with digital maps based on raster data, vector-based maps are still preferred. The elements which according to the present invention for an assignment of the current position of the vehicle to the vehicle traveled lane are therefore preferably in vector format and in this case include the geometric objects nodes and / or segments and / or curvature points and / or surfaces.

Ein Knoten repräsentiert Kreuzungen oder das Ende einer Straße. Er wird gewöhnlich durch Längen- und Breitengrad spezifiziert. Ein Segment ist ein Straßenstück zwischen zwei Knoten. Es dient der Modellierung topologischer Information. Kurvaturpunkte modellieren den genauen Verlauf eines Segments. Sie beinhalten also die exakte geometrische Information. Flächen werden durch Segmente abgegrenzt und normalerweise trianguliert abgespeichert.A node represents intersections or the end of a road. It is usually specified by latitude and longitude. A segment is a piece of road between two nodes. It serves the modeling of topological information. Curvature points model the exact course of a segment. So they contain the exact geometric information. Surfaces are delimited by segments and usually stored triangulated.

Es ist offensichtlich, dass bei Verwendung des Vektorformats ungleich weniger Daten abgespeichert werden müssen als bei Darstellung einer Karte mit Hilfe von Rasterpunkten. So ist beispielsweise zur Darstellung eines beliebig langen geraden Autobahnstücks mit Vektordaten nur ein Segment in Form einer Geraden mit je einem Knoten für den Anfang und das Ende dieses Straßenabschnitts erforderlich, während bei einem Rasterformat sehr viele Rasterpunkte zur Beschreibung dieses Autobahnabschnitts notwendig wären. Im Vektorformat bleiben bei Änderung des Maßstabs alle Objekte unverändert definiert. Man kann daher bei Karten mit diesem Format den Maßstab nahezu beliebig verändern und dennoch bleiben alle relevanten Informationen erkennbar. Je nach darzustellenden Maßstab kann man auch definieren, welche Elemente ein- oder ausgeblendet werden sollen.It is obvious that when using the vector format, much less data has to be stored than when a map is displayed using halftone dots. For example, only one segment in the form of a straight line with a node for the beginning and the end of this road section is required to represent an arbitrarily long straight section of highway with vector data, while a raster format would require many halftone dots to describe this section of motorway. In vector format, all objects remain unchanged when the scale is changed. It is therefore possible to change the scale almost arbitrarily for cards of this format and yet all relevant information remains recognizable. Depending on the scale to be displayed, you can also define which elements should be shown or hidden.

Zur Herstellung von digitalen Landkarten setzt ein Karten-Compiler aus den oben genannten Bausteinen eine erste digitale Straßenkarte zusammen. Bei Karten, die für den Einsatz in Navigationsgeräten vorgesehen sind, werden in einem zweiten Herstellungsschritt jedem Objekt bis zu 150 Zusatzinformationen zugeordnet, wie beispielsweise die Hausnummer oder die erlaubte Höchstgeschwindigkeit. Bei Verwendung der digitalen Karte für ein Mautsystem mit autonomer Positionsbestimmung werden hingegen nur der Längsverlauf der mautpflichtigen Straßen und wenige Zusatzinformationen, wie beispielsweise fiktive Zahlstellen, benötigt.For the production of digital maps, a map compiler uses the above-mentioned building blocks to compile a first digital road map. In the case of cards intended for use in navigation devices, in a second production step, each item is assigned up to 150 additional pieces of information, such as the house number or the permitted maximum speed. When using the digital map for a toll system with autonomous position determination, however, only the longitudinal course of the toll roads and a few additional information, such as fictitious paying agencies, needed.

Der Längsverlauf einer mautpflichtigen Straße kann durch Knoten, Segmente und Kurvaturpunkte einer für den Straßenverlauf charakteristischen Linie, bei Autobahnen beispielsweise der Mittellinie des zwischen beiden Fahrbahnen liegenden Grünstreifens beschrieben werden. An die Karte werden hierbei nur moderate Anforderungen bezüglich der Genauigkeit erhoben. Es ist durchaus ausreichend, wenn der Längsverlauf der Straße beispielsweise mit einer Ungenauigkeit, welche dem Mehrfachen einer Spurbreite entspricht, wiedergegeben ist. Das für eine autonome Positionsbestimmung derzeit fast ausschließlich eingesetzte GPS-System weist ebenfalls eine Genauigkeitsgrenze in dieser Größenordnung auf.The longitudinal course of a toll road may be described by nodes, segments and curvature points of a characteristic of the road line, in highways, for example, the center line of the green lane between the two lanes. The card is only moderate requirements for accuracy. It is quite sufficient if the longitudinal course of the road, for example, with an inaccuracy which corresponds to the multiple of a track width, is reproduced. The GPS system currently used almost exclusively for autonomous position determination also has an accuracy limit of this order of magnitude.

Um die Position eines Fahrzeuges innerhalb einer Spur bestimmen zu können, sind höhere Anforderungen an die Genauigkeit zu stellen:

– die Ungenauigkeit bei der Positionsermittlung muss wesentlich kleiner sein als eine Spurbreite
– die für eine Zuordnung der aktuellen Position des Fahrzeugs zu der vom Fahrzeug befahrenen Spur genutzten Elemente müssen – ggf. bei Anwendung geeigneter Algorithmen – den genauen Verlauf der jeweiligen Spurgrenzen abbilden. Die zulässige Ungenauigkeit hierbei muss ebenfalls wesentlich kleiner sein als eine Spurbreite.

In order to be able to determine the position of a vehicle within a lane, higher demands are placed on the accuracy:

- The inaccuracy in the position determination must be much smaller than a track width
- The elements used for an assignment of the current position of the vehicle to the track used by the vehicle must - if necessary, when using suitable algorithms - map the exact course of the respective lane boundaries. The permissible inaccuracy here must also be much smaller than a track width.

Bedingung eins wird durch das von der EU (Europäischen Union) projektierte Satelliten-System Galileo problemlos erfüllt, die Genauigkeitsgrenze bei der Positionsbestimmung liegt im Bereich unterhalb eines Meters.Condition one is easily met by the satellite system Galileo projected by the EU (European Union), the accuracy limit for positioning is in the range below one meter.

Um Bedingung zwei zu erfüllen, wird vorgeschlagen, dass die genannten Elemente für eine Bestimmung von wenigstens einer Linie nutzbar sind, welche äquidistant zu einer der die Fahrspuren begrenzenden Randlinien verläuft. Die genannten Linien können hierbei beispielsweise eine der oder mehrere Randlinien selbst oder z. B. auch eine der oder mehrere Mittellinien der Fahrspuren sein.In order to satisfy condition two, it is proposed that said elements be usable for a determination of at least one line which runs equidistant to one of the edge lines delimiting the traffic lanes. The lines mentioned here can, for example, one or more edge lines themselves or z. B. also be one or more centerlines of the lanes.

Bei der praktischen Umsetzung dieses Vorschlags bieten sich mehrere vorteilhafte Varianten an:
Bei Variante eins sind solche Elemente vorgesehen, welche für die Bestimmung von einer der die Spuren begrenzenden Randlinien nutzbar sind. Hieraus abgeleitet ist Variante zwei, bei der solche Elemente vorgesehen sind, welche für eine Bestimmung der Randlinien aller Spuren nutzbar sind. Bei einer dritten Variante wird vorgeschlagen, dass die genannten Elemente für eine Bestimmung der jeweils zwei Spuren gemeinsam angehörenden Randlinien nutzbar sind.In the practical implementation of this proposal, there are several advantageous variants:
In variant one, such elements are provided which can be used for the determination of one of the edge lines delimiting the tracks. Derived therefrom is variant two, in which such elements are provided, which can be used for a determination of the boundary lines of all tracks. In a third variant, it is proposed that the elements mentioned can be used for a determination of the boundary lines that each belong together to two tracks.

Variante eins wird im anschließenden Teil der Beschreibung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.Variant one is explained in more detail in the following part of the description with reference to a schematic drawing.

Variante zwei hat den Vorteil, dass der Algorithmus zur Bestimmung der befahrenen Spur aus der ermittelten Position des Fahrzeugs am einfachsten ist. Hierbei ist nur notwendig festzustellen, ob die aktuelle Position des Fahrzeugs in dem Band zwischen erster und zweiter Randlinie, zwischen zweiter und dritter Randlinie usw. liegt. Variant two has the advantage that the algorithm for determining the traveled lane from the determined position of the vehicle is the simplest. It is only necessary to determine whether the current position of the vehicle lies in the band between the first and second edge line, between the second and third edge line, etc.

Variante drei hat demgegenüber den Vorteil, dass die anfallende Datenmenge geringer ausfällt, da nur die zwischen den einzelnen Spuren liegenden Randlinien betrachtet werden. Das Befahren der am weitesten rechts (links) liegenden Spur ist dann durch das Kriterium bestimmt, dass die aktuelle Position des Fahrzeugs in einem Gebiet rechts (links) von der am weitesten rechts (links) liegenden Randlinie ermittelt wird. Diese Variante kommt auch zum Tragen, wenn neben der am weitesten rechts liegenden Spur, eine Standspur vorgesehen ist, die temporär für den Verkehr freigegeben wird. Die am weitesten rechts liegende Randlinie ist dann die zwischen rechter Spur und Standspur verlaufende Randlinie.Variant three, on the other hand, has the advantage that the amount of data generated is lower, since only the marginal lines lying between the individual tracks are considered. Driving on the rightmost (left) lane is then determined by the criterion that the current position of the vehicle is determined in an area to the right (left) of the rightmost (left) edge line. This variant also comes into play when, in addition to the right-most lane, a stop lane is provided, which is temporarily released for traffic. The rightmost edge line is then the edge line running between the right lane and the lane.

Weist die mautpflichtige Autobahn nur zwei Spuren auf, dann reduziert sich Variante drei, ebenso auch Variante eins darauf, nur Elemente vorzusehen, welche für die Bestimmung der einen zwischen beiden Spuren liegenden Randlinie nutzbar sind. Wird die aktuelle Position des Fahrzeugs in einem Gebiet rechts von dieser Randlinie ermittelt, fährt das Fahrzeug auf der rechten Spur, wird sie links von dieser Randlinie ermittelt, fährt das Fahrzeug auf linken Spur.If the toll motorway only has two lanes, then variant three, as well as variant one, reduces itself to providing only elements which can be used to determine the edge line lying between the two lanes. If the current position of the vehicle is determined in an area to the right of this edge line, the vehicle drives in the right lane, if it is determined to the left of this edge line, the vehicle drives on the left lane.

Bei mehrspurigen Straßen kann man in der Regel davon ausgehen, dass die Randlinien der einzelnen Spuren parallel zueinander laufen. Eine Ausnahme von dieser Regel tritt nur an den Orten auf, an denen sich die Spurbreiten ändern. Bei Verwendung von Vektordaten wird zur Darstellung der an einem Ort liegenden Randlinien daher in der Regel für jede Randlinie jeweils der gleiche Satz an geometrischen Objekten – Knoten, Segmente, Kurvaturpunkte, Flächen – abgespeichert. Bei n Randlinien enthalten die einzelnen Sätze daher beispielsweise n mal das gleiche Segment. Um Speicherplatz zu sparen, kann man diese Redundanz vermeiden und das Segment nur im Satz einer Randlinie abspeichern, während man für die anderen Randlinien das gleiche Segment postuliert. Bei der Realisierung der Anordnung mit digitalen Landkarten im Vektorformat erhält man daher eine vorteilhafte Weiterbildung der Varianten, welche wenigstens zwei Randlinien nutzen, dadurch, dass die geometrischen Objekte für wenigstens eine Randlinie nur eine Teilmenge der geometrischen Objekte einer andere Randlinie umfassen.In multi-lane roads, one can generally assume that the boundary lines of the individual tracks run parallel to each other. An exception to this rule only occurs at locations where track widths change. When using vector data, the same set of geometric objects-nodes, segments, curvature points, surfaces-is therefore usually stored for each edge line for representing the edge lines lying in one location. For example, with n boundary lines, the individual sentences contain n times the same segment. To save memory space, you can avoid this redundancy and save the segment only in the set of one edge line, while postulating the same segment for the other edge lines. In the realization of the arrangement with digital maps in vector format, therefore, one obtains an advantageous development of the variants which use at least two boundary lines, in that the geometric objects comprise at least one subset of the geometric objects of another boundary line for at least one boundary line.

Zur Ermittlung der befahrenen Spur lassen sich außer den Randlinien einzelner Spuren auch noch andere Elemente heranziehen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die in der digitalen Landkarte vorgesehenen weiteren Elemente auch für eine Bestimmung der Breite von wenigstens einer Spur und/oder der Anzahl der Spuren nutzbar sind. So lässt sich bei Kenntnis einer Randlinie, der Breite einer Spur und der Anzahl der Spuren mit geeigneten, dem Fachmann bekannten Algorithmen, die aktuelle Position des Fahrzeugs eindeutig einer der Spuren zuordnen. Der Vorteil dieser und der letztgenannten Weiterbildung ist jeweils in einer Verringerung der abzuspeichernden Datenmenge zu sehen.In order to determine the track used, other elements than the marginal lines of individual tracks can also be used. An advantageous development of the invention is accordingly characterized in that the further elements provided in the digital map can also be used for a determination of the width of at least one track and / or the number of tracks. Thus, with knowledge of an edge line, the width of a track and the number of tracks with suitable algorithms known to those skilled in the art, the current position of the vehicle can be clearly assigned to one of the tracks. The advantage of this and the latter development is to be seen in each case in a reduction of the amount of data to be stored.

Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anordnung auch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges erfasst und/oder speichert und die Höhe der erhobenen Mautgebühr von der gefahrenen Geschwindigkeit abhängig ist. Hierdurch lassen sich für die Autofahrer finanzielle Anreize schaffen, um vorgeschriebene Geschwindigkeiten einzuhalten.An essential development of the invention provides that the arrangement also detects and / or stores the speed of the vehicle and the amount of the toll charged depends on the speed traveled. This can provide drivers with financial incentives to comply with prescribed speeds.

Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird dabei vorteilhafterweise im Zuge der Positionsermittlung des Fahrzeuges ermittelt. Hierzu müssen lediglich jeweils unterschiedliche Positionen des Fahrzeuges und die jeweils zugehörigen Zeitintervalle festgehalten werden.The speed of the vehicle is advantageously determined in the course of determining the position of the vehicle. For this purpose, only different positions of the vehicle and the respectively associated time intervals must be recorded.

Insbesondere bietet sich bei dieser Weiterbildung an, die für die einzelnen Fahrspuren geltenden Mautgebühren nach Geschwindigkeitsintervallen gestaffelt vorzugeben, wobei die Anordnung die Wegstrecken und/oder Mautgebühren nach Fahrspuren und Geschwindigkeitsintervallen differenziert erfasst und/oder speichert. Diese als bevorzugt geltende Ausführungsform der o. g. Weiterbildung eröffnet einen praktikablen Weg, Mautgebühren zu erheben, welche auch von der Geschwindigkeit abhängen. Darüber hinaus wird durch Untergliederung in Geschwindigkeitsintervalle der erforderliche Speicherplatz reduziert.In particular, it is useful in this development to specify the toll charges applicable to the individual lanes according to speed intervals, wherein the arrangement detects the distances and / or tolls differentiated by lanes and speed intervals and / or stores. This embodiment of the o. G. Further education offers a practicable way to charge tolls, which also depend on the speed. In addition, dividing it into speed intervals reduces the space required.

Zum Beispiel könnten bis zu einer gewissen Richtgeschwindigkeit (beispielsweise 130 km/h) normale Mautgebühren und für darüber liegende Geschwindigkeiten erhöhte Mautgebühren gelten. Hierdurch würden Autofahrer dazu angehalten werden, Geschwindigkeiten kleiner/gleich der Richtgeschwindigkeit einzuhalten. Bei einem erheblichen Gebührensprung bei Überschreiten der Richtgeschwindigkeit ließe sich durch diese Maßnahem sicher auch die Zahl der Raser auf Autobahnen verringern.For example, up to a certain guideline speed (for example, 130 km / h), normal tolls and, for higher speeds, increased tolls could apply. As a result, motorists would be encouraged to comply with speeds less than or equal to the directional speed. With a considerable fee jump when the recommended speed is exceeded, this measure could certainly also reduce the number of speeders on motorways.

Ebenso ist es zweckmäßig bei Geschwindigkeiten unterhalb einer gewissen Sollgeschwindigkeit (beispielsweise 60 km/h) für alle Spuren einen einheitlichen Gebührensatz vorzusehen. Diese Maßnahme kommt bei einem Stau zum Tragen, wenn an die Stelle des Rechtsfahrgebots die Regel tritt, alle Spuren gleichermaßen zu nutzen, um den Stau möglichst kurzfristig wieder aufzulösen.Likewise, it is expedient to provide a uniform fee rate for all lanes at speeds below a certain target speed (for example 60 km / h). This measure is used in a traffic jam, if the rule is taken to take the place of the legal driving, to use all the tracks alike in order to resolve the congestion as soon as possible again.

Mit den genannten Zahlen würde etwa folgende Tabelle den gespeicherten Daten zugrunde liegen:Wegstrecken auf Spur 1Wegstrecken auf Spur 2Wegstrecken auf Spur 3x₁ km im Geschwindigkeitsintervall: 0–60 km/h; Mautsatz: Ay₁ km im Geschwindigkeitsintervall: 0–60 km/h Mautsatz: Az₁ km im Geschwindigkeitsintervall: 0–60 km/h Mautsatz: Ax₂ km im Geschwindigkeitsintervall: 60–130 km/h Mautsatz: B1y₂ km im Geschwindigkeitsintervall: 60–130 km/h Mautsatz: B2z₂ km im Geschwindigkeitsintervall: 60–130 km/h Mautsatz: B3x₃ km im Geschwindigkeitsintervall: > 130 km/h Mautsatz: C1y₃ km im Geschwindigkeitsintervall: > 130 km/h Mautsatz: C2z₃ km im Geschwindigkeitsintervall: > 130 km/h Mautsatz: C3For example, with the above numbers, the following table would be based on the stored data: Routes on lane 1 Routes onlane 2 Routes on lane 3 x₁ km in the speed interval: 0-60 km / h; Toll rate: A y₁ km in the speed interval: 0-60 km / h Toll rate: A z₁ km in the speed interval: 0-60 km / h toll rate: A x₂ km in the speed interval: 60-130 km / h toll rate: B1 y₂ km in the speed interval: 60-130 km / h. toll rate: B2 z₂ km in the speed interval: 60-130 km / h. toll rate: B3 x₃ km in the speed interval:> 130 km / h toll rate: C1 y₃ km in the speed interval:> 130 km / h Toll rate: C2 z₃ km in the speed interval:> 130 km / h Toll rate: C3

Dabei stehen x, y, z für erfasste Wegstrecken und A für einen Basistarif, ggf. Nulltarif, B für die jeweiligen Normaltarife auf den einzelnen Spuren und C für erhöhte Sätze auf den einzelnen Spuren.In this case, x, y, z stand for recorded distances and A for a basic rate, possibly zero tariff, B for the respective normal rates on the individual lanes and C for increased rates on the individual lanes.

Dem Zahlenbeispiel liegt eine erste Variante der o. g. besonders bevorzugten Ausführungsform zugrunde, die dadurch gekennzeichnet ist, dass für alle Fahrspuren jeweils gleiche Intervallgrenzen der Geschwindigkeit vorgesehen sind.The numerical example is a first variant of o. G. particularly preferred embodiment, which is characterized in that the same interval limits of speed are provided for all lanes.

Bei einer zweite Variante hingegen sind für die einzelnen Fahrspuren jeweils unterschiedliche Intervallgrenzen der Geschwindigkeit zugrunde gelegt. Hieraus folgt, dass die Richtgeschwindigkeit und damit der Übergang vom normalen Mautsatz zum erhöhten Satz auch abhängig von der befahrenen Spur ist. Zum Beispiel könnte bei einer dreispurigen Autobahn für die Richtgeschwindigkeit gelten:rechte SpurRichtgeschwindigkeit = 100 km/hmittlere SpurRichtgeschwindigkeit = 120 km/hlinke SpurRichtgeschwindigkeit = 140 km/hIn a second variant, however, the individual lanes are each based on different interval limits of speed. It follows that the directional speed and thus the transition from the normal toll rate to the increased rate is also dependent on the track being traveled. For example, for a three-lane highway, the recommended speed could be: right lane Recommended speed = 100 km / h middle lane Recommended speed = 120 km / h Left Lane Recommended speed = 140 km / h

Folgende Tabelle verdeutlicht den Sachverhalt anhand der gespeicherten Daten:Wegstrecken auf Spur 1Wegstrecken auf Spur 2Wegstrecken auf Spur 3x₁ km im Geschwindigkeitsintervall: 0–60 km/h; Mautsatz: Ay₁ km im Geschwindigkeitsintervall: 0–60 km/h Mautsatz: Az₁ km im Geschwindigkeitsintervall: 0–60 km/h Mautsatz: Ax₂ km im Geschwindigkeitsintervall: 60–100 km/h Mautsatz: B1y₂ km im Geschwindigkeitsintervall: 60–120 km/h Mautsatz: B2z₂ km im Geschwindigkeitsintervall: 60–140 km/h Mautsatz: B3x₃ km im Geschwindigkeitsintervall: > 100 km/h Mautsatz: C1y₃ km im Geschwindigkeitsintervall: > 120 km/h Mautsatz: C2z₃ km im Geschwindigkeitsintervall: > 140 km/h Mautsatz: C3The following table clarifies the facts based on the stored data: Routes on lane 1 Routes onlane 2 Routes on lane 3 x₁ km in the speed interval: 0-60 km / h; Toll rate: A y₁ km in the speed interval: 0-60 km / h Toll rate: A z₁ km in the speed interval: 0-60 km / h toll rate: A x₂ km in the speed interval: 60-100 km / h toll rate: B1 y₂ km in the speed interval: 60-120 km / h. toll rate: B2 z₂ km in the speed interval: 60-140 km / h toll rate: B3 x₃ km in the speed interval:> 100 km / h toll rate: C1 y₃ km in the speed interval:> 120 km / h Toll rate: C2 z₃ km in the speed interval:> 140 km / h toll rate: C3

Die zweite Variante ist dazu geeignet, große Geschwindigkeitsunterschiede zwischen Fahrzeugen auf benachbarten Spuren abzubauen. Der hierdurch erzielte Vorteil besteht in einer Harmonisierung der Geschwindigkeitsverteilung in Querrichtung der Autobahn. Eine der Ursachen für häufig schwere Unfälle auf Autobahnen wird dadurch behoben.The second variant is suitable for reducing large speed differences between vehicles on adjacent lanes. The advantage achieved by this is a harmonization of the velocity distribution in the transverse direction of the highway. One of the causes of frequent heavy accidents on motorways is resolved.

Insgesamt betrachtet lässt sich mit Hilfe der vorgeschlagenen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung mit Geschwindigkeitserfassung und geschwindigkeitsabhängiger Maut auf mehrspurigen Straßen das Unfallrisiko erheblich senken, darüber hinaus wird auch ein nicht unerheblicher Beitrag zum Schutz der Umwelt erbracht. Overall, with the help of the proposed development of the arrangement according to the invention with speed detection and speed-dependent toll on multi-lane roads, the accident risk can be significantly reduced, moreover, a not insignificant contribution to the protection of the environment is provided.

Für die vorgeschlagen Anordnung ist es, insbesondere bei Autobahnen, von Vorteil, wenn für jede der beiden Fahrtrichtungen jeweils die genannten Elemente vorgesehen werden. Hierdurch lassen sich die zu jeder Fahrtrichtung gehörenden Fahrspuren gleich präzise darstellen.For the proposed arrangement, it is advantageous, especially in the case of highways, if in each case the said elements are provided for each of the two directions of travel. As a result, the lanes belonging to each direction of travel can be displayed with equal precision.

Letztgenannte Ausführungsform ermöglicht eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung, wenn die genannten Elemente so ausgestaltet sind, dass sie zur Darstellung der vorgeschriebenen Fahrtrichtung nutzbar sind und die Elemente vorzugsweise jeweils dem Bereich von Ein- und Ausfahrten der mautpflichtigen Straßen zugeordnet sind. Wenn zudem die Anordnung derart eingerichtet ist, dass sie die vorgeschriebene Fahrtrichtung mit der tatsächlichen Fahrtrichtung vergleicht, ist es möglich, Falschfahrer zu erkennen und mittels geeigneter Warnsystem des Fahrzeuges zu warnen. Der Vergleich von vorgeschriebener und tatsächlicher Fahrtrichtung findet insbesondere beim Einfahren auf die mautpflichtigen Straße statt und ggf. wiederholt beim Befahren der Straße.The latter embodiment allows an advantageous development of the arrangement according to the invention, when the said elements are designed so that they can be used to display the prescribed direction and the elements are preferably each associated with the range of entries and exits the toll roads. In addition, if the arrangement is arranged to compare the prescribed direction of travel with the actual direction of travel, it is possible to recognize wrong-way drivers and to warn them by means of suitable warning systems of the vehicle. The comparison of prescribed and actual direction of travel takes place in particular when entering the toll road and possibly repeated when driving on the road.

Die Darstellung der vorgeschriebenen Fahrtrichtung kann dabei beispielsweise durch Elemente mit einer in Fahrtrichtung steigenden oder fallenden Codierung erfolgen oder auch durch Abbildung der Himmelsrichtung der vorgeschriebenen Fahrtrichtung. Beide Kriterien – Codierung steigend (fallend) oder die Himmelsrichtung – lassen sich durch in der Anordnung angewandte Algorithmen auf einfache Weise abprüfen.The representation of the prescribed direction of travel can be done for example by elements with a rising or falling in the direction of travel coding or by mapping the direction of the prescribed direction. Both criteria - coding rising (falling) or the direction of the compass - can be easily checked by algorithms used in the arrangement.

Bei der Standortbestimmung über Satelliten werden die Laufzeiten der von mindestens vier Satelliten ausgesandten und vom Positionsbestimmungsmodul empfangenen Signale gemessen. Die Signale enthalten jeweils die genaue Uhrzeit und die Position des Satelliten. Zur Positionsbestimmung ist der Empfang der Signale von drei Satelliten erforderlich. Der vierte Satellit wird benötigt, um die Abweichung zwischen den Uhren der Satelliten und des Empfängers des Positionsbestimmungsmoduls zu ermitteln und aus den gemessenen Laufzeiten herauszurechnen.When satellites are used, the transit times of the signals emitted by at least four satellites and received by the position-determining module are measured. The signals each contain the exact time and position of the satellite. Positioning requires the reception of signals from three satellites. The fourth satellite is needed to determine the deviation between the clocks of the satellites and the receiver of the position determination module and to calculate out the measured transit times.

Die empfangen Signale sind üblicherweise mit Fehlern behaftet. Diese rühren her von der Signalauflösung, den durch die Atmosphäre veränderten Signalgeschwindigkeiten, der extrapolierten Satellitenbahn und geringen Fehlern in der Synchronisation der Satellitenuhren. Um diese Fehler zu eliminieren, wird vorgeschlagen, dass die Mittel zur autonomen Ermittlung der Position des Fahrzeuges ein differentielles Satelliten-Positionsbestimmungssystem umfassen. Bei diesem System wird das System der geostationäre Satelliten durch eine erdgebundene Referenzstation ergänzt, deren geografische Position genauest möglich eingemessen wurde. Die Referenzstation empfängt die Signale aller über dem Horizont stehenden Satelliten und vergleicht die jeweils gemessene Laufzeit mit dem berechneten Sollwert. Aus dem Vergleich resultiert ein Entfernungsfehler zum jeweiligen Satellit und dessen zeitliche Änderung. Diese Daten werden mittels Funk den Empfängern im Positionsbestimmungsmodul als Korrekturdaten zur Verfügung gestellt. Die Genauigkeit bei der Positionsbestimmung des Fahrzeuges lässt sich durch dieses Verfahren weit unterhalb eines Meters steigern.The received signals are usually subject to errors. These are due to the signal resolution, the signal speeds changed by the atmosphere, the extrapolated satellite orbit and small errors in the synchronization of the satellite clocks. In order to eliminate these errors, it is proposed that the means for autonomously determining the position of the vehicle comprise a differential satellite positioning system. In this system, the geostationary satellite system is supplemented by a terrestrial reference station whose geographical position has been measured as accurately as possible. The reference station receives the signals from all satellites above the horizon and compares the measured runtime with the calculated setpoint. The comparison results in a distance error for each satellite and its temporal change. These data are provided by radio to the receivers in the position determination module as correction data. The accuracy in determining the position of the vehicle can be increased by this method far below a meter.

Als differentielles Satelliten-Positionsbestimmungssystem werden insbesondere das D-GPS (Diferential Global Positioning System), das D-Galileo (Diferential Galileo System), oder auch äquivalente Systeme vorgeschlagen.As a differential satellite positioning system in particular the D-GPS (Diferential Global Positioning System), the D-Galileo (Diferential Galileo System), or equivalent systems are proposed.

Bei Anwendung eines differentiellen Satelliten-Positionsbestimmungssystems sind bei geringeren Entfernungen zwischen Referenzstation und Positionsbestimmungsmodul bessere Korrekturen der Positionsdaten erzielbar. Im Rahmen vorliegender Erfindung ist daher vorgesehen, dass dem mautpflichtigen Straßennetz mehrere Referenzstationen zugeordnet sind und die Anordnung selbsttätig die nächstgelegene Referenzstation für die Positionsermittlung auswählt.When using a differential satellite positioning system, better corrections of the position data can be achieved at smaller distances between the reference station and the position determination module. In the context of the present invention, it is therefore provided that the toll road network is assigned a plurality of reference stations and the arrangement automatically selects the nearest reference station for the position determination.

Bei der praktischen Umsetzung dieses Vorschlags werden die digitalen Landkarten so ausgestaltet, dass sie die Referenzstationen ausweisen. Die zur augenblicklichen Position des Fahrzeuges nächst liegende Referenzstation lässt dann auf einfache Weise ermitteln.In the practical implementation of this proposal, the digital maps will be designed to identify the reference stations. The closest to the instantaneous position of the vehicle reference station can then be determined easily.

Zur autonomen Bestimmung der Fahrzeugposition ist es erforderlich, dass die digitale Straßenkarte auf einer fahrzeugseitig vorhandenen Komponente vorgehalten wird. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Anordnung mit Mitteln ausgestattet ist, über die eine Verbindung zu einer Zentrale herstellbar ist. Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit, Updates der Straßenkarte von der Zentrale an die fahrzeugseitige Komponente zu überspielen. Hierbei ist es nicht notwendig die komplette Karte zu übertragen, sondern – beispielsweise an einer Versionsnummer der fahrzugseitig gespeicherten Karte erkennbar – nur die jeweils veränderten Abschnitte der Karte.For the autonomous determination of the vehicle position, it is necessary that the digital road map is maintained on a vehicle-mounted component. It is advantageous if the arrangement is equipped with means via which a connection can be made to a control center. This opens up the possibility of updating the road map from the center to the vehicle-mounted component to dub. In this case, it is not necessary to transmit the complete map, but-for example, recognizable by a version number of the map stored on the drive side-only the respectively changed sections of the map.

In gleicher Weise ist die Verbindung zur Zentrale auch dafür nutzbar, aktuelle Tarife für die Mautgebühren auf fahrzeugseitige Komponenten zu übertragen, oder umgekehrt die gespeicherten Wegstrecken an die Zentrale zwecks Abrechnung zu übermitteln.In the same way, the connection to the central office can also be used to transmit current tariffs for tolls to vehicle-side components, or conversely to transmit the stored routes to the central office for billing purposes.

Ebenso von Nutzen ist, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeuges, in gleicher Weise wie bei den heutigen Navigationsgeräten üblich, über Behinderungen auf der vorausliegenden Strecke informiert wird. Vorliegende Anordnung ist daher auch mit Mitteln ausgestattet, welche Meldungen über Staus (TMC) und/oder über Baustellen empfangen und/oder verwerten. Dabei sind insbesondere von Interesse die Koordinaten des Beginns und des Endes eines Staus oder einer Baustelle. Mit diesen Informationen lassen sich temporär spezielle Mautsätze für die gestörten Abschnitte der Straße vorgeben. Dabei wird empfohlen, auf diesen Abschnitten für alle Fahrspuren gleiche Mautsätze, vorzugsweise einen Nulltarif, vorzusehen. Dadurch werden die Autofahrer dazu angehalten alle Spuren gleichermaßen zu nutzen, umso den Stau möglichst kurzfristig wieder aufzulösen.It is also useful if the driver of the motor vehicle, in the same way as in today's navigation devices usual, is informed about disabilities on the route ahead. The present arrangement is therefore also equipped with means which receive and / or utilize messages about congestion (TMC) and / or on construction sites. Of particular interest are the coordinates of the beginning and end of a traffic jam or construction site. With this information, temporary special toll rates for the disturbed sections of the road can be specified. It is recommended to set the same toll rates for all lanes on these sections, preferably a zero tariff. As a result, motorists are encouraged to use all tracks equally, so as to dissolve the congestion as soon as possible.

Vergleicht man die On-Board-Units einer Anordnung zur Mauterhebung und Navigationsgeräte zur Zielführung eines Kraftfahrzeuges, stellt man fest, dass beide Geräte eine große Zahl gleicher Komponenten aufweisen. Es wird daher vorgeschlagen die Anordnung gemäß vorliegender Erfindung, derart einzurichten, dass sie auch als Navigationsgerät nutzbar ist.If one compares the on-board units of an arrangement for toll collection and navigation devices for the route guidance of a motor vehicle, one finds that both devices have a large number of identical components. It is therefore proposed that the arrangement according to the present invention be set up such that it can also be used as a navigation device.

Vorliegende Erfindung schließt auch ein vorteilhaftes Verfahren zur Erfassung von Mautgebühren unter Verwendung der Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche ein. Das Verfahren ist durch folgende Verfahrenschritte festgelegt:

– bei der Herstellung der digitalen Landkarten werden Elemente von der Art vorgesehen, die für eine Zuordnung der aktuellen Position des Fahrzeuges zu der vom Fahrzeug befahrenen Spur nutzbar sind,
– bei Festlegung der Mauttarife werden für die einzelnen Fahrspuren unterschiedliche Sätze festgelegt,
– bei der Ermittlung der Mautgebühr für ein Fahrzeug – wird mittels der genannten Elemente eine spurgenaue Positionsbestimmung durchgeführt – werden die vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecken und/oder die angefallenen Mautgebühren nach Fahrspuren differenziert erfasst und/oder gespeichert.

The present invention also includes an advantageous method of collecting tolls using the arrangement of any one of the preceding claims. The procedure is defined by the following process steps:

In the production of the digital maps, elements of the kind are provided which can be used for an assignment of the current position of the vehicle to the track traveled by the vehicle,
- when toll tariffs are set, different rates are established for each lane,
- When determining the toll fee for a vehicle - a track-accurate position determination is performed by means of the elements mentioned - the distances traveled by the vehicle and / or the tolls incurred by lanes are detected differentiated and / or stored.

Die einzelnen Verfahrensschritte sind weitgehend selbsterklärend. Zudem sind sie durch die Beschreibung der Vorrichtung und deren Weiterbildungen bereits hinreichend dargelegt worden, auf eine weitergehende Beschreibung kann daher verzichtet werden.The individual process steps are largely self-explanatory. In addition, they have already been sufficiently explained by the description of the device and its developments, a further description can therefore be dispensed with.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen. In diesem Teil werden wesentliche Elemente einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.Further details, features and advantages of the invention can be taken from the following part of the description. In this part essential elements of an embodiment of the arrangement according to the invention are explained in more detail with reference to a schematic drawing.

Es zeigen:Show it:

1: einen von2 bis4 führenden Abschnitt einer 3-spurigen Autobahn 1 : one of 2 to 4 leading section of a 3 lane highway

2: die einer digitalen Landkarte im Vektorformat zugrunde liegenden Element des Autobahnabschnitts nach1 2 : the element of the motorway section underlying a digital map in vector format 1

Der in1 dargestellte Autobahnausschnitt1 umfasst einen von2 bis3 gerade verlaufenden Abschnitt. Daran schließt sich ein von3 bis4 führendes, nach rechts weisendes Bogenstück an. Die Fahrtrichtung läuft in Richtung des Pfeils5. Die Bezugszeichen6–8 kennzeichnen die rechte, mittlere, bzw. linke Spur, wobei für die rechte Spur6 ein niedriger Tarif, für die mittlere Spur7 ein mittlerer Tarif und für die linke Spur8 ein höherer Tarif vorgegeben ist. Ein auf Spur8 fahrendes Kraftfahrzeug ist mit dem Zeichen9 markiert. Durch das fahrzeugseitig vorgesehene Positionsbestimmungssystem, das in der vorliegenden Figur nicht eingezeichnet ist, ist für das Fahrzeug9 die aktuelle Position10 ermittelt worden.The in 1 illustrated motorway section 1 includes one of 2 to 3 straight section. This is followed by avon 3 to 4 leading, pointing to the right elbow on. The direction of travel is in the direction of thearrow 5 , The reference numerals 6 - 8th indicate the right, middle, and left lanes respectively, with the right lane being for theright lane 6 a low fare, for the middle lane 7 a middle rate and for the left lane 8th a higher tariff is given. One on track 8th moving vehicle is with the sign 9 marked. By the vehicle side provided positioning system, which is not shown in the present figure, is for the vehicle 9 thecurrent position 10 been determined.

Der Zeichnung ist eine Variante der erfindungsgemäßen Anordnung zugrunde gelegt, bei welcher die Zuordnung der aktuellen Position10 zu der vom Fahrzeug9 befahrenen Spur8 anhand des Verlaufs einer der Randlinien der Spuren, der Breite einer Spur und der Anzahl der Spuren durchgeführt wird. Im vorliegenden Fall sind für diese Elemente entsprechend2 die rechte Randlinie6a der rechten Spur6, die Breite B der rechten Spur6 und die Anzahl der Spuren N = 3 vorgegeben.The drawing is based on a variant of the arrangement according to the invention, in which the assignment of thecurrent position 10 to the vehicle 9 traveled lane 8th is performed on the course of one of the edge lines of the tracks, the width of a track and the number of tracks. In the present Case are appropriate for theseelements 2 theright edge line 6a theright lane 6 , the width B of theright lane 6 and the number of tracks N = 3 predetermined.

Der Verlauf der Randlinie6a wird bei Verwendung des Vektorformats durch geometrische Objekte – Knoten, Segmente und Kurvaturpunkte – festgelegt. Sie gehören zu den Grundelemente für die Erstellung einer digitalen Landkarte. In der Karte des Autobahnabschnittes1 gemäß2 sind diese Objekte zur Veranschaulichung ebenfalls eingezeichnet, in der einem Betrachter vorliegenden digitalen Landkarte werden sie üblicherweise nicht angezeigt. Die genannten Objekte umfassen ein geradliniges Segmente11 im Abschnitt2–3 und ein bogenförmiges Segment12 im Abschnitt3–4, welche an den Knoten13,14 und14,15 beginnen bzw. enden. Der Verlauf des Segmentes12 wird durch zusätzliche Kurvaturpunkte12a–12e genau festgelegt.The course of theborder line 6a is defined by geometric objects - nodes, segments and curvature points - when the vector format is used. They are among the basic elements for creating a digital map. In the map of the motorway section 1 according to 2 If these objects are also drawn in for illustration purposes, they are usually not displayed in the digital map presented to a viewer. The objects mentioned comprise arectilinear segments 11 in the section 2 - 3 and acurved segment 12 in the section 3 - 4 which at thenode 13 . 14 and 14 . 15 begin or end. The course of thesegment 12 is due toadditional curvature points 12a - 12e exactly set.

Zur Bestimmung der Spur kann im vorliegenden Fall ein Algorithmus herangezogen werden, welcher auf der Ermittlung der Länge L des Lotes16 beruht, das von der aktuellen Position10 des Fahrzeuges9 zum Fußpunkt17 auf dem jeweiligen Segment12 der rechten Randlinie6a der rechten Spur6 verläuft. Verfahren zur Ermittlung des Lotfußpunktes17 und der Lotlänge L sind dem Fachmann bekannt. Aus dem Vergleich der Lotlänge L mit der Spurbreite B folgt dann für die befahrene Spur:0 ≤ L < B → 1. SpurB ≤ L < 2B → 2. Spur(N – 1)B ≤ L < NB → N. Spurund im vorliegenden Fall folgt natürlich 2B ≤ L < 3B→ 3. Spur.To determine the track, an algorithm can be used in the present case, which is based on the determination of the length L of thesolder 16 based on thecurrent position 10 of the vehicle 9 to thefoot point 17 on therespective segment 12 theright edge line 6a theright lane 6 runs. Method for determining the base of thelot 17 and the Lotlänge L are known in the art. From the comparison of the Lotlänge L with the track width B then follows for the driven lane: 0 ≤ L <B → 1st track B≤L <2B → 2nd track (N-1) B≤L <NB → N. track and in the present case, of course, 2B≤L <3B → 3rd track.

Bei der aufgeführten Spurbestimmung ergibt sich ein verwertbares Ergebnis auch dann, wenn die Bestimmung der Lotlänge zu einem negativen Ergebnis führt. In diesem Fall wird von dem Kraftfahrer offensichtlich die Standspur befahren. Im Tarifmodell sollte daher auch diese Spur berücksichtigt werden, vorzugsweise durch einen niedrigen Tarif oder einen Nulltarif. Die Berücksichtigung der Standspur ist auch in den Abschnitten einer Autobahn angesagt, in denen durch Verkehrstafeln temporär die Nutzung der Standspur empfohlen wird.In the listed track determination results in a usable result, even if the determination of the solder length leads to a negative result. In this case, it is obvious that the driver is driving the parking lane. In the tariff model, therefore, this track should also be taken into account, preferably by a low tariff or a zero tariff. The consideration of the stationary lane is also announced in the sections of a motorway in which the traffic lane temporarily recommends the use of the lane.

Das vorgeschlagene System erlaubt einerseits eine Erfassung der Autobahngebühren, eröffnet darüber hinaus auch zahlreiche Möglichkeiten zur wirksamen Steuerung des Verkehrsflusses. Insbesondere wird durch vorliegende Erfindung die Einhaltung des Rechtsfahrgebotes gefördert, die Zahl der Raser auf Autobahnen verringert und eine Harmonisierung der Geschwindigkeiten von auf unterschiedlichen Spuren fahrenden Fahrzeugen erreicht. Die vorteilhafte Folge hieraus ist, dass die Verkehrssicherheit wesentlich erhöht, der Verkehrsfluss erheblich flüssiger und die vorhandenen Verkehrsflächen besser ausgelastet werden. Darüber hinaus wird auch ein nicht unerheblicher Beitrag zum Umweltschutz erbracht.The proposed system allows on the one hand a collection of motorway tolls, also opens up numerous opportunities for effective control of traffic flow. In particular, the present invention promotes compliance with the legal requirement, reduces the number of speeders on highways and achieves a harmonization of the speeds of vehicles traveling on different tracks. The advantageous consequence of this is that the traffic safety significantly increased, the flow of traffic considerably smoother and the existing traffic areas are better utilized. In addition, a not inconsiderable contribution to environmental protection is made.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 00/02487[0011]DE 00/02487[0011]
DE 60201075 T2[0015]DE 60201075 T2[0015]