EP3944203A1 - Verfahren und system zum aufzeichnen von positionsdaten in einem mautsystem - Google Patents

Verfahren und system zum aufzeichnen von positionsdaten in einem mautsystem Download PDF

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EP3944203A1
EP3944203A1 EP20187313.0A EP20187313A EP3944203A1 EP 3944203 A1 EP3944203 A1 EP 3944203A1 EP 20187313 A EP20187313 A EP 20187313A EP 3944203 A1 EP3944203 A1 EP 3944203A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
difference
data
position data
threshold value
memory
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.)
Pending
Application number
EP20187313.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Lohfelder
Robert Krug
Zbigniew Slizewski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toll Collect GmbH
Original Assignee
Toll Collect GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toll Collect GmbH filed Critical Toll Collect GmbH
Priority to EP20187313.0A priority Critical patent/EP3944203A1/de
Publication of EP3944203A1 publication Critical patent/EP3944203A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/20—Monitoring the location of vehicles belonging to a group, e.g. fleet of vehicles, countable or determined number of vehicles
    • G08G1/207—Monitoring the location of vehicles belonging to a group, e.g. fleet of vehicles, countable or determined number of vehicles with respect to certain areas, e.g. forbidden or allowed areas with possible alerting when inside or outside boundaries

Definitions

  • the disclosure relates to a method and a system for recording position data, in particular in a toll system.
  • a known method for collecting tolls is based on a satellite-supported system.
  • a toll road network is divided into several sections, with each section being assigned a tariff that determines the amount of the toll.
  • the mapping of the toll road network to the sections forms part of the operating data of the toll system and is stored in a control center.
  • the position of the vehicle is determined at regular time intervals while driving with the aid of a global navigation satellite system (GNSS).
  • GNSS global navigation satellite system
  • the determined positions are recorded in a so-called lane file.
  • the lane file has a certain capacity.
  • the lane file is transmitted to the control center when the lane file is completely filled with positions. If the complete lane file cannot be sent immediately, for example because of a faulty or non-existent mobile phone connection between the on-board device and the control center, it is saved in the on-board device for later transmission.
  • the lane data is evaluated in the control center and the toll to be paid is calculated.
  • the position data requires a lot of local storage space in the vehicle device and generates a high transmission volume when the data is transmitted to the control center.
  • the document EP 3 136 351 A1 describes a vehicle device (on-board unit) which determines position data of a vehicle, stores it and transmits it to a control center.
  • the position data includes a first position as longitude and latitude. Subsequent positions are transmitted as deviations from the first position (so-called delta positions) in order to reduce the size of the data to be transmitted.
  • the task is to provide improved technologies for recording position data in a toll system.
  • the data quality should be high, but the amount of data generated should be as small as possible.
  • a method according to claim 1 and a data processing device according to claim 8 are disclosed. Further embodiments are subject of dependent claims.
  • the method can be performed by a processor.
  • the positional data may be stored in a memory communicatively coupled to the processor.
  • the memory can be, for example, a data carrier such as a hard disk or a flash memory.
  • the data processing device can be designed as an on-board device in a toll system.
  • the position data can be recorded with a sensor unit, for example with a GNSS receiver.
  • the sensor unit can be arranged in the vehicle device or coupled to the vehicle device.
  • the vehicle device can be assigned to a vehicle, for example arranged or installed in the vehicle.
  • the first position data item which has no relation to a previous position data item, is saved in full and is also referred to as the full data set. If the difference is smaller than the threshold value, the second position data item is stored as the difference to the first position data item and is also referred to as a difference data record. Storing the difference in position data reduces the required storage space. The comparison with the previously recorded first position date ensures that the position data is consistent and of high quality.
  • the second position datum is stored completely (as a full record) if the difference between the second position datum and the first position datum is not less than the threshold; that is, the difference is greater than or equal to the threshold. In this case there is no saving of disk space, but data quality remains high.
  • the method can be carried out as a continuous method, with multiple position data being recorded one after the other at a time interval, e.g. B. while driving.
  • Each position datum n (n is a natural number) can be compared to the position datum n ⁇ 1 recorded immediately before. If the difference is less than the threshold, the position datum n is saved as a difference record. If the difference is not less than the threshold, the position datum n is stored as a full record. Ideally, only the first position data at the start of the journey is saved as a full data set and all subsequent position data are saved as difference data sets.
  • the position data can be recorded at a time interval from one another.
  • the time interval can be 1 s, 2 s or 5 s, for example.
  • the position data in particular the first position datum and the second position datum, can include one or more parameters. Provision can be made for a difference to be formed for each parameter of the position data (e.g. the first position datum and the second position datum), with each difference being compared with an associated threshold value and with the difference data record being stored if each difference is smaller as the associated threshold.
  • each parameter may have its own associated threshold set. If one of the differences is not smaller than the associated threshold value, the (second) position datum is saved as a full data set.
  • the position data may include at least one of the following parameters: longitude, latitude, elevation, direction, distance traveled during the time between acquiring the position data (e.g., 1 s, 2 s, or 5 s), speed, and any combination thereof.
  • the position data includes longitude, latitude, direction and distance. If the method is performed using an on-board unit, the longitude and latitude correspond to the position of the vehicle, the direction corresponds to the direction of travel of the vehicle, and the speed is the speed of the vehicle.
  • the system includes a vehicle device 1 and a central data processing device 10.
  • vehicle device 1 is also referred to as an OBU (OBU—on-board unit).
  • OBU on-board unit
  • the central data processing device 10 is also referred to as the control center.
  • the vehicle device 1 has a processor 2 , a memory 3 , a GNSS receiver 4 (eg GPS—global positioning system) and a communication unit 5 .
  • the vehicle device 1 is assigned to a vehicle; it is installed in the vehicle or arranged detachably in the vehicle.
  • the processor 1 is set up, steps of the method disclosed in the present application to carry out, among other things, detecting a first position datum with the GNSS receiver 4, storing the first position datum in the memory 3, detecting a second position datum with the GNSS receiver 4, forming a difference between the second position datum and the first position datum , comparing the difference with a predetermined threshold value and, if the difference is smaller than the threshold value, storing the difference between the two position data as a difference data record in the memory 3.
  • the steps are explained in more detail below in connection with embodiments of the method.
  • the memory 3 is set up to store position data. With the GNSS receiver 4, the position of the vehicle device 1 and thus also the position of the associated vehicle is determined. In the embodiment shown, the GNSS receiver 4 is integrated into the vehicle device 1 . It can also be designed separately from the vehicle device 1 and coupled to the vehicle device 1 (not shown).
  • the communication unit 5 is set up to exchange signals and/or data with the control center 10 .
  • Vehicle device 1 can also include a DSRC communication module (DSRC—dedicated short range communication) and/or sensors for determining direction and/or speed (not shown).
  • DSRC DSRC—dedicated short range communication
  • the vehicle device 1 can furthermore have a user interface, for example comprising one or more buttons, a display device and/or an acoustic output element (e.g. piezo beeper).
  • the control center 10 has a processor 11 , a memory 12 and a communication unit 13 .
  • the processor 11 is set up to receive position data from a vehicle device 1 and to calculate a toll fee using the position data.
  • the memory 12 is set up to store received position data.
  • the communication unit 13 is set up to exchange signals and/or data with the vehicle device 1 .
  • a communication connection for the bidirectional exchange of signals and/or data between the communication unit 5 of the vehicle device 1 and the communication unit 13 of the control center 10 can be established, for example, with a mobile radio connection (e.g. 2G, 3G, 4G or 5G).
  • the communication connection can be encrypted.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the method that is carried out with the vehicle device 1 .
  • a first position datum is recorded with the GNSS receiver 4 .
  • the first position data is stored in the memory 3 (step 110).
  • the recorded position data is saved completely (as a full data set).
  • a second position datum is recorded with the GNSS receiver 4 (step 120).
  • a difference between the second position datum and the first position datum is formed with the processor 2 (step 130).
  • the difference is compared to a predetermined threshold (step 140). If the difference is smaller than the threshold value, the difference of the two position data (as difference data) is stored in the memory 3 (step 150).
  • a second embodiment of the method is in 3 shown. Steps 100 through 150 correspond to those associated with FIG 2 described process steps. If the difference between the second position datum and the first position datum is not less than the threshold value (i.e. greater than or equal to the threshold value), the second position datum is stored completely (as a full data set) in the memory 3 (step 160).
  • the method is performed continuously while a vehicle is in motion. This is in 4 shown.
  • a position datum is recorded (step 300) and then a difference is formed from a position datum recorded directly beforehand (step 310).
  • the difference is compared to a threshold (step 320). If the difference is smaller than the threshold, the difference (difference record) is stored in memory 3 (step 330). If the difference is not smaller than the threshold value, the position data is completely stored (as a full record) in the memory 3 (step 340). The steps are repeated until the ride is over.
  • the position data is recorded and evaluated at regular intervals of 1 s.
  • a full data record has a size of 17 bytes.
  • the position data includes the longitude, the latitude, the direction and the distance travelled. Longitude and latitude are each given in 0.001 s.
  • the direction is given as an angular measure in 0.1° and corresponds to the deviation from the cardinal point north.
  • a value of 0.0° corresponds to north, 90.0° to east, 180.0° to south and 270.0° to west.
  • the distance indicates the distance covered since the last recording, i.e. the route that was driven in the last second.
  • the time at which the position coded in the respective data record was determined is also saved for each position data item.
  • a difference data record has a size of 6 bytes. It includes the difference to a previous data set, where the previous data set can be a full data set or a difference data set.
  • the differential record includes the change in longitude from the previous position datum. The first bit indicates whether the longitude has increased (0) or decreased (1). The remaining eleven bits contain the absolute amount of the change in width (in 0.001 s). Similarly, the change in latitude compared to the previous position date is saved. Again, the first bit indicates whether latitude has increased (0) or decreased (1). The remaining eleven bits contain the absolute amount of the change in width (in 0.001 s).
  • a difference in direction indicates the change in the direction of travel compared to one second ago. The first bit indicates whether the direction of travel has turned clockwise (0) or counterclockwise (1). The remaining eight bits contain the absolute amount of the change in direction (in 0.1°). Finally, the difference data record also includes the difference distance, which indicates the change in the distance covered in the last second.
  • the size of the difference data set compared to the full data set corresponds to a compression of about 35%. Especially on longer trips, where several thousand position data are determined (3600 data sets per hour), the storage capacity required in the vehicle device and the data volume to be transmitted to the control center are greatly reduced, whereby the check ensures that the position data is consistent and a have high quality.
  • the full data set and the difference data set can also contain the speed of the vehicle.
  • the speed can be determined from the position data or provided by a speedometer of the vehicle.
  • the change in speed can also be taken into account when deciding whether a full data set or a difference data set should be stored.
  • FIGs 5 and 6 show examples of lane files in which the position data is recorded during a journey.
  • the ideal case is shown.
  • a full data set 200 is recorded at the start of the journey.
  • the respective difference from the previous position data item is less than the threshold value, and this position data is stored as difference data sets 201 .
  • FIG. 6 shows a case in which the difference in the position data does not meet the requirements while driving, ie the difference is not smaller than the threshold value.
  • full data records 210, 220 are written while driving, to which some differential data records 211, 221 then follow.
  • the specific design of the lane file always depends on the outcome of the comparison of the difference between a current position datum and a position datum recorded directly beforehand.

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Abstract

Es ist ein computerimplementiertes Verfahren zum Speichern von Positionsdaten, insbesondere in einem Mautsystem offenbart. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Erfassen eines ersten Positionsdatums, Speichern des ersten Positionsdatums, Erfassen eines zweiten Positionsdatums, Bilden einer Differenz von dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum, Vergleichen der Differenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert und, wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, Speichern der Differenz der beiden Positionsdaten als Differenzdatensatz. Weiterhin ist eine Datenverarbeitungseinrichtung offenbart, die eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.

Description

  • Die Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zum Aufzeichnen von Positionsdaten, insbesondere in einem Mautsystem.
    • Hintergrund
  • Ein bekanntes Verfahren zur Erhebung von Maut basiert auf einem satellitengestützten System. Hierbei ist ein mautpflichtiges Straßennetz in mehrere Abschnitte unterteilt, wobei jedem Abschnitt ein Tarif zugeordnet ist, der die Höhe der Maut bestimmt. Die Abbildung des mautpflichtigen Straßennetzes auf die Abschnitte bildet einen Teil der Betriebsdaten des Mautsystems und ist in einer Zentrale gespeichert.
  • Mit einem in einem Fahrzeug angeordneten Fahrzeuggerät wird mithilfe eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS - global navigation satellite system) während der Fahrt die Position des Fahrzeugs in regelmäßigen Zeitabständen bestimmt. Die bestimmten Positionen werden in einer sogenannten Fahrspurdatei aufgezeichnet. Die Fahrspurdatei hat eine bestimmte Kapazität. Die Fahrspurdatei wird an die Zentrale übermittelt, wenn die Fahrspurdatei vollständig mit Positionen gefüllt ist. Wenn die vollständige Fahrspurdatei nicht gleich übersandt werden kann, beispielsweise wegen einer fehlerhaften oder nicht vorhandenen Mobilfunkverbindung zwischen dem Fahrzeuggerät und der Zentrale, wird sie für einen späteren Versand im Fahrzeuggerät gespeichert. In der Zentrale erfolgt die Auswertung der Fahrspurdatei und die Berechnung der zu zahlenden Maut.
  • Die Positionsdaten benötigen viel lokalen Speicherplatz im Fahrzeuggerät und erzeugen ein hohes Übertragungsvolumen bei der Übertragung der Daten in die Zentrale.
  • Das Dokument EP 3 136 351 A1 beschreibt ein Fahrzeuggerät (on-board unit), welches Positionsdaten eines Fahrzeugs ermittelt, speichert und an eine Zentrale überträgt. Die Positionsdaten umfassen eine erste Position als Längengrad und Breitengrad. Folgende Positionen werden als Abweichung von der ersten Position übermittelt (sogenannte Delta-Positionen), um die Größe der zu übertragenden Daten zu verringern.
  • Ein ähnliches Verfahren ist in dem Dokument EP 2 259 643 B1 beschrieben.
    • Zusammenfassung
  • Aufgabe ist es, verbesserte Technologien für das Aufzeichnen von Positionsdaten in einem Mautsystem zur Verfügung zu stellen. Insbesondere soll die Datenqualität hoch sein, die anfallende Datenmenge jedoch möglichst klein.
  • Es sind ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 8 offenbart. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
  • Nach einem Aspekt ist ein computerimplementiertes Verfahren zum Speichern von Positionsdaten offenbart. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • Erfassen eines ersten Positionsdatums,
    • Speichern des ersten Positionsdatums,
    • Erfassen eines zweiten Positionsdatums,
    • Bilden einer Differenz von dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum,
    • Vergleichen der Differenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert und
    • wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, Speichern der Differenz der beiden Positionsdaten als Differenzdatensatz.
  • Das Verfahren kann mittels eines Prozessors ausgeführt werden. Die Positionsdaten können in einem Speicher gespeichert werden, der mit dem Prozessor datentechnisch gekoppelt ist. Der Speicher kann beispielsweise ein Datenträger wie eine Festplatte oder ein Flashspeicher sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt ist eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher offenbart. Der Prozessor ist mit dem Speicher datentechnisch gekoppelt. Der Prozessor ist eingerichtet, folgende Schritte auszuführen:
    • Erfassen eines ersten Positionsdatums,
    • Speichern des ersten Positionsdatums in dem Speicher,
    • Erfassen eines zweiten Positionsdatums,
    • Bilden einer Differenz von dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum,
    • Vergleichen der Differenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert und
    • wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, Speichern der Differenz der beiden Positionsdaten als Differenzdatensatz in dem Speicher.
  • Die Datenverarbeitungseinrichtung kann als Fahrzeuggerät in einem Mautsystem ausgeführt sein. Die Positionsdaten können mit einer Sensoreinheit erfasst werden, beispielsweise mit einem GNSS-Empfänger. Die Sensoreinheit kann in dem Fahrzeuggerät angeordnet oder mit dem Fahrzeuggerät gekoppelt sein. Das Fahrzeuggerät kann einem Fahrzeug zugeordnet sein, beispielsweise in dem Fahrzeug angeordnet oder eingebaut sein.
  • Das erste Positionsdatum, welches keinen Bezug zu einem vorhergehenden Positionsdatum hat, wird vollständig abgespeichert und wird auch als Volldatensatz bezeichnet. Das zweite Positionsdatum wird, wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, als Differenz zu dem ersten Positionsdatum gespeichert und wird auch als Differenzdatensatz bezeichnet. Das Speichern der Differenz der Positionsdaten verringert den erforderlichen Speicherplatz. Durch den Vergleich mit dem zuvor erfassten ersten Positionsdatum ist sichergestellt, dass die Positionsdaten konsistent sind und eine hohe Qualität haben.
  • In einer Ausführungsform wird das zweite Positionsdatum vollständig (als Volldatensatz) gespeichert, wenn die Differenz von dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum nicht kleiner ist als der Schwellenwert; die Differenz also größer als oder gleich wie der Schwellenwert ist. In diesem Fall gibt es keine Ersparnis des Speicherplatzes, aber die Datenqualität bleibt hoch.
  • Das Verfahren kann als fortlaufendes Verfahren ausgeführt werden, wobei mehrere Positionsdaten in einem zeitlichen Abstand nacheinander erfasst werden, z. B. während einer Fahrt. Jedes Positionsdatum n (n ist eine natürliche Zahl) kann mit dem direkt vorher erfassten Positionsdatum n - 1 verglichen werden. Wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, wird das Positionsdatum n als Differenzdatensatz gespeichert. Wenn die Differenz nicht kleiner ist als der Schwellenwert, wird das Positionsdatum n als Volldatensatz gespeichert. Im Idealfall wird nur das erste Positionsdatum zu Beginn der Fahrt als Volldatensatz gespeichert und alle folgenden Positionsdaten werden als Differenzdatensätze gespeichert.
  • Die Positionsdaten können mit einem zeitlichen Abstand voneinander erfasst werden. Der zeitliche Abstand kann beispielsweise 1 s, 2 s oder 5 s sein.
  • Die Positionsdaten, insbesondere das erste Positionsdatum und das zweite Positionsdatum, können einen oder mehrere Parameter umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass für jeden Parameter der Positionsdaten (z. B. des ersten Positionsdatums und des zweiten Positionsdatums) eine Differenz gebildet wird, wobei jede Differenz mit einem zugehörigen Schwellenwert verglichen wird und wobei der Differenzdatensatz gespeichert wird, wenn jede Differenz kleiner ist als der zugehörige Schwellenwert. Bei dieser Ausführungsform kann für jeden Parameter ein eigener zugehöriger Schwellenwert festgelegt sein. Wenn eine der Differenzen nicht kleiner ist als zugehörige Schwellenwert, wird das (zweite) Positionsdatum als Volldatensatz gespeichert.
  • Die Positionsdaten können wenigstens einen der folgenden Parameter umfassen: Längengrad, Breitengrad, Höhengrad, Richtung, zurückgelegte Distanz während der Zeit zwischen der Erfassung der Positionsdaten (z. B. 1 s, 2 s oder 5 s), Geschwindigkeit und eine beliebige Kombination hiervon. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Positionsdaten den Längengrad, den Breitengrad, die Richtung und die Distanz. Wenn das Verfahren mit einem Fahrzeuggerät ausgeführt wird, entsprechen der Längengrad und der Breitengrad der Position des Fahrzeugs, die Richtung entspricht der Fahrtrichtung des Fahrzeugs und die Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
  • Es kann vorgesehen sein, dass beim Erfassen der Positionsdaten eine Qualität der Positionsdatenerfassung bestimmt wird. Die Bestimmung der Qualität kann eine oder mehrere der folgenden Aktionen umfassen: Prüfen, ob die Position valide ist; prüfen, ob eine dreidimensionale (3D) Position gebildet werden kann; prüfen, ob die Position approximiert wurde; prüfen, ob die Richtung und/oder die Geschwindigkeit valide oder korrupt sind sowie eine beliebige Kombination der vorgenannten Prüfungen. Es kann vorgesehen sein, dass die weitere Auswertung, insbesondere die Differenzbildung, nur vorgenommen wird, wenn die Qualität als ausreichend bestimmt wird.
  • Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart sind, können in analoger Weise auf die Datenverarbeitungseinrichtung angewendet werden und anders herum.
    • Beschreibung von Ausführunqsbeispielen
  • Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Fahrzeuggerät und einer Zentrale,
    Fig. 2
    eine erste Ausführungsform eines Verfahrens,
    Fig. 3
    eine zweite Ausführungsform des Verfahrens,
    Fig. 4
    eine Ausführungsform eines kontinuierlich ausgeführten Verfahrens,
    Fig. 5
    ein erstes Beispiel für eine Fahrspurdatei und
    Fig. 6
    ein zweites Beispiel für eine Fahrspurdatei.
  • Im Folgenden werden für gleiche Komponenten/Verfahrensschritte gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems. Das System umfasst ein Fahrzeuggerät 1 und eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 10. Das Fahrzeuggerät 1 wird auch als OBU (OBU - on-board unit) bezeichnet. Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 10 wird auch als Zentrale bezeichnet.
  • Das Fahrzeuggerät 1 weist einen Prozessor 2, einen Speicher 3, einen GNSS-Empfänger 4 (z. B. GPS - global positioning system) und eine Kommunikationseinheit 5 auf. Das Fahrzeuggerät 1 ist einem Fahrzeug zugeordnet; es ist in dem Fahrzeug verbaut oder lösbar in dem Fahrzeug angeordnet. Der Prozessor 1 ist eingerichtet, Schritte des in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Verfahren auszuführen, unter anderem ein Erfassen eines ersten Positionsdatums mit dem GNSS-Empfänger 4, ein Speichern des ersten Positionsdatums in dem Speicher 3, ein Erfassen eines zweiten Positionsdatums mit dem GNSS-Empfänger 4, ein Bilden einer Differenz von dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum, ein Vergleichen der Differenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert und, wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, Speichern der Differenz der beiden Positionsdaten als Differenzdatensatz in dem Speicher 3. Die Schritte werden im Folgenden im Zusammenhang mit Ausführungsformen des Verfahrens noch näher erläutert. Der Speicher 3 ist eingerichtet, Positionsdaten zu speichern. Mit dem GNSS-Empfänger 4 wird die Position des Fahrzeuggeräts 1 und damit auch die Position des zugeordneten Fahrzeugs bestimmt. Der GNSS-Empfänger 4 ist in der gezeigten Ausführungsform in das Fahrzeuggerät 1 integriert. Er kann auch separat vom Fahrzeuggerät 1 ausgebildet und mit dem Fahrzeuggerät 1 gekoppelt sein (nicht dargestellt). Die Kommunikationseinheit 5 ist eingerichtet, Signale und/oder Daten mit der Zentrale 10 auszutauschen.
  • Eine Spannungsversorgung des Fahrzeuggeräts wird üblicherweise durch das Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeuggerät 1 kann weiterhin ein DSRC-Kommunikationsmodul (DSRC - dedicated short range communication) und/oder Sensorik zur Richtungs- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung umfassen (nicht dargestellt). Das Fahrzeuggerät 1 kann des Weiteren eine Nutzerschnittstelle aufweisen, beispielsweise umfassend eine oder mehrere Tasten, eine Anzeigeeinrichtung und/oder ein akustisches Ausgabeelement (z. B. Piezo-Pieper).
  • Die Zentrale 10 weist einen Prozessor 11, einen Speicher 12 und eine Kommunikationseinheit 13 auf. Der Prozessor 11 ist eingerichtet, Positionsdaten von einem Fahrzeuggerät 1 zu empfangen und anhand der Positionsdaten eine Mautgebühr zu berechnen. Der Speicher 12 ist eingerichtet, empfangene Positionsdaten zu speichern. Die Kommunikationseinheit 13 ist eingerichtet, Signale und/oder Daten mit dem Fahrzeuggerät 1 auszutauschen.
  • Eine Kommunikationsverbindung zum bidirektionalen Austausch von Signalen und/oder Daten zwischen der Kommunikationseinheit 5 des Fahrzeuggeräts 1 und der Kommunikationseinheit 13 der Zentrale 10 kann beispielsweise mit einer Mobilfunkverbindung (z. B. 2G, 3G, 4G oder 5G) hergestellt werden. Die Kommunikationsverbindung kann verschlüsselt sein.
  • Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Verfahrens, das mit dem Fahrzeuggerät 1 ausgeführt wird. In einem Schritt 100 wird ein erstes Positionsdatum mit dem GNSS-Empfänger 4 erfasst. Das erste Positionsdatum wird in dem Speicher 3 gespeichert (Schritt 110). Hierbei wird das erfasste Positionsdatum vollständig (als Volldatensatz) gespeichert. Danach wird ein zweites Positionsdatum mit dem GNSS-Empfänger 4 erfasst (Schritt 120). Mit dem Prozessor 2 wird eine Differenz zwischen dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum gebildet (Schritt 130). Die Differenz wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen (Schritt 140). Wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, wird die Differenz der beiden Positionsdaten (als Differenzdatensatz) in dem Speicher 3 gespeichert (Schritt 150).
  • Eine zweite Ausführungsform des Verfahrens ist in Fig. 3 dargestellt. Die Schritte 100 bis 150 entsprechen den in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Verfahrensschritten. Wenn die Differenz zwischen dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum nicht kleiner ist als der Schwellenwert (also größer als oder gleich wie der Schwellenwert ist), wird das zweite Positionsdatum vollständig (als Volldatensatz) in dem Speicher 3 gespeichert (Schritt 160).
  • In einer Ausführungsform wird das Verfahren während der Fahrt eines Fahrzeugs kontinuierlich ausgeführt. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Es wird ein Positionsdatum erfasst (Schritt 300) und anschließend wird eine Differenz zu einem direkt zuvor erfassten Positionsdatum gebildet (Schritt 310). Die Differenz wird mit einem Schwellenwert verglichen (Schritt 320). Wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, wird die Differenz (Differenzdatensatz) im Speicher 3 gespeichert (Schritt 330). Wenn die Differenz nicht kleiner ist als der Schwellenwert, wird das Positionsdatum vollständig (als Volldatensatz) in dem Speicher 3 gespeichert (Schritt 340). Die Schritte werden wiederholt, bis die Fahrt zu Ende ist. Die Positionsdaten werden in einem regelmäßigen Abstand von 1 s erfasst und ausgewertet.
  • Ein Volldatensatz hat eine Größe von 17 Byte. In einem Volldatensatz umfassen die Positionsdaten den Längengrad (Longitude), den Breitengrad (Latitude), die Richtung und die zurückgelegte Distanz. Der Längengrad und der Breitengrad werden jeweils in 0,001 s angegeben. Die Richtung wird als Winkelmaß in 0,1° angegeben und entspricht der Abweichung von der Himmelsrichtung Nord. Ein Wert 0,0° entspricht also Richtung Nord, 90,0° entsprechen Richtung Ost, 180,0° entsprechen Richtung Süd und 270,0° entsprechen Richtung West. Die Distanz gibt die zurückgelegte Distanz seit der letzten Erfassung an, also die Strecke, welche in der letzten Sekunde gefahren wurde. Zu jedem Positionsdatum wird darüber hinaus die Zeit gespeichert, zu der die in dem jeweiligen Datensatz kodierte Position ermittelt wurde.
  • Ein Differenzdatensatz hat eine Größe von 6 Byte. Er umfasst die Differenz zu einem vorhergehenden Datensatz, wobei der vorhergehende Datensatz ein Volldatensatz oder ein Differenzdatensatz sein kann. Der Differenzdatensatz umfasst die Veränderung des Längengrads gegenüber dem vorherigen Positionsdatum. Das erste Bit gibt an, ob sich die geographische Länge erhöht (0) oder verringert (1) hat. Die restlichen elf Bit enthalten den absoluten Betrag der Breitenänderung (in 0,001 s). Analog wird die Veränderung des Breitengrads gegenüber dem vorherigen Positionsdatum gespeichert. Auch hier gibt das erste Bit an, ob sich die geographische Breite erhöht (0) oder verringert (1) hat. Die restlichen elf Bit enthalten den absoluten Betrag der Breitenänderung (in 0,001 s). Eine Richtungsdifferenz gibt die Veränderung der Fahrtrichtung gegenüber dem Stand vor einer Sekunde an. Das erste Bit gibt an, ob sich die Fahrtrichtung in (0) oder gegen (1) den Uhrzeigersinn gedreht hat. Die restlichen acht Bit enthalten den absoluten Betrag der Richtungsänderung (in 0,1°). Schließlich umfasst der Differenzdatensatz noch die Differenzdistanz, welche die Änderung der in der letzten Sekunde zurückgelegten Distanz angibt.
  • Die Größe des Differenzdatensatzes gegenüber dem Volldatensatz entspricht einer Komprimierung auf etwa 35 %. Insbesondere bei längeren Fahrten, bei denen einige Tausend Positionsdaten bestimmt werden (3600 Datensätze pro Stunde), sind die im Fahrzeuggerät benötigte Speicherkapazität und das an die Zentrale zu übertragende Datenvolumen stark reduziert, wobei aufgrund der Prüfung sichergestellt ist, dass die Positionsdaten konsistent sind und eine hohe Qualität haben.
  • Der Volldatensatz und der Differenzdatensatz können des Weiteren die Geschwindigkeit des Fahrzeugs enthalten. Die Geschwindigkeit kann aus den Positionsdaten ermittelt oder von einem Tachometer des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Für die Entscheidung, ob ein Volldatensatz oder ein Differenzdatensatz gespeichert werden soll, kann die Änderung der Geschwindigkeit ebenfalls berücksichtigt werden.
  • Die Schwellenwerte, mit denen die Differenz von aufeinanderfolgenden Positionsdaten verglichen werden, haben folgende Werte:
    • Differenz des Längengrads: +/- 2047 Gradmillisekunden,
    • Differenz des Breitengrads: +/- 2047 Gradmillisekunden,
    • Differenz der Richtung: +/- 25,5 Grad,
    • Differenz der Distanz: +/- 25,5 Meter,
    • Differenz der Geschwindigkeit: +/- 2,55 Meter/Sekunde.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen Beispiele für Fahrspurdateien, in denen die Positionsdaten während einer Fahrt aufgezeichnet werden. In Fig. 5 ist der Idealfall dargestellt. Zu Beginn der Fahrt wird ein Volldatensatz 200 aufgezeichnet. Für alle folgenden Positionsdaten ist die jeweilige Differenz zum vorhergehenden Positionsdatum kleiner als der Schwellenwert und diese Positionsdaten werden als Differenzdatensätze 201 gespeichert.
  • Fig. 6 zeigt einen Fall, bei dem während der Fahrt die Differenz der Positionsdaten den Anforderungen nicht genügen, die Differenz also nicht kleiner ist als der Schwellenwert. In diesem Fall werden während der Fahrt Volldatensätze 210, 220 geschrieben, an welche sich dann einige Differenzdatensätze 211, 221 anschließen. Die konkrete Gestaltung der Fahrspurdatei hängt immer vom Ausgang des Vergleichs der Differenz eines aktuellen Positionsdatums zu einem direkt zuvor erfassten Positionsdatum ab.
  • Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale können für die Verwirklichung von Ausführungsformen sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander relevant sein.

Claims (8)

  1. Computerimplementiertes Verfahren zum Speichern von Positionsdaten, mit folgenden Schritten:
    - Erfassen eines ersten Positionsdatums,
    - Speichern des ersten Positionsdatums,
    - Erfassen eines zweiten Positionsdatums,
    - Bilden einer Differenz von dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum,
    - Vergleichen der Differenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert und
    - wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, Speichern der Differenz der beiden Positionsdaten als Differenzdatensatz.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Positionsdatum vollständig gespeichert wird, wenn die Differenz nicht kleiner ist als der Schwellenwert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionsdaten einen oder mehrere Parameter umfassen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei für jeden Parameter der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten eine Differenz gebildet wird, wobei jede Differenz mit einem zugehörigen Schwellenwert verglichen wird und wobei der Differenzdatensatz gespeichert wird, wenn jede Differenz kleiner ist als der zugehörige Schwellenwert.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das zweite Positionsdatum vollständig gespeichert wird, wenn eine der Differenzen nicht kleiner ist als zugehörige Schwellenwert.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Positionsdaten wenigstens einen der folgenden Parameter umfassen: Längengrad, Breitengrad, Höhengrad, Richtung, zurückgelegte Distanz in einer vorgegebenen Zeiteinheit, Geschwindigkeit und eine beliebige Kombination hiervon.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei beim Erfassen der Positionsdaten eine Qualität der Datenerfassung bestimmt wird und die Differenz nur gebildet wird, wenn die Qualität als ausreichend bestimmt wird.
  8. Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher, wobei der Prozessor und der Speicher datentechnisch gekoppelt sind und wobei der Prozessor eingerichtet ist, folgende Schritte auszuführen:
    - Erfassen eines ersten Positionsdatums,
    - Speichern des ersten Positionsdatums in dem Speicher,
    - Erfassen eines zweiten Positionsdatums,
    - Bilden einer Differenz von dem zweiten Positionsdatum und dem ersten Positionsdatum,
    - Vergleichen der Differenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert und
    - wenn die Differenz kleiner ist als der Schwellenwert, Speichern der Differenz der beiden Positionsdaten als Differenzdatensatz in dem Speicher.
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