專利名稱：道路收費系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的道路收費系統(tǒng)。
在DE 43 04 838 C2中描述了一種具有一個車載設(shè)備的道路收費系統(tǒng)，所述的車載設(shè)備用于由車輛自行確定道路使用費。其中操作中心根據(jù)需要通過通信裝置將對于確定道路使用費所必需的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕d設(shè)備。車載設(shè)備持續(xù)地確定各部分路段費用，并且將各個單獨的費用累加而得到道路使用費總額。
本發(fā)明的目標是將此種類型的道路收費系統(tǒng)進行改進，以便提高用戶的方便性。
本發(fā)明的目標根據(jù)權(quán)利要求1的技術(shù)特征來解決。下面所述的權(quán)利要求涉及到本發(fā)明的優(yōu)選實施例和改進型。
本發(fā)明的主要思想在于，通過車輛中的車載設(shè)備來確定使用費，而實際的結(jié)算是在操作中心進行的，使用費向操作中心的傳輸是根據(jù)可預(yù)先定義的標準來進行的。這種在車輛里借助于芯片卡實施的結(jié)算方法的優(yōu)點在于，用戶不必擔心芯片卡上是否有足夠的金額。另外芯片卡也可能丟失。
本發(fā)明的另外一個優(yōu)點是可以僅使用一個車載設(shè)備就簡單地區(qū)分不同使用費結(jié)算區(qū)域的道路使用費。
在本發(fā)明的一個具有優(yōu)點實施例中，達到或者超過閾值時也能符合預(yù)定的標準。在這里閾值是一定確定金額和/或從上一個傳輸數(shù)據(jù)的時間點起所經(jīng)過的時間間隔和/或所駛過的一段確定的距離。其優(yōu)點是將存儲車輛里的費用金額限制得不要太高。當然，如果數(shù)據(jù)是操作中心所請求的，或者用戶手動進行數(shù)據(jù)傳輸，也能符合標準。另外，當車輛駛過道路網(wǎng)的預(yù)定位置時也能引起數(shù)據(jù)傳輸。因此車輛每一次駛過有繳費義務(wù)的道路時都會引起數(shù)據(jù)傳輸。
在本發(fā)明的一個特別具有優(yōu)點的實施例中，車輛用戶或者車主持有一個帳戶，從該帳戶中自動扣除所傳輸?shù)牡缆肥褂觅M。
為了確定車輛駛過不同使用費結(jié)算區(qū)域時的道路使用費，在本發(fā)明的一種特別具有優(yōu)點的實施例中，關(guān)于至少一個本地用戶區(qū)域內(nèi)的邊界的信息被存儲，當接近本地用戶區(qū)域的邊界時，在邊界的用戶使用費結(jié)算區(qū)域，根據(jù)需要將對邊界使用費結(jié)算區(qū)域所缺少的數(shù)據(jù)從操作中心傳輸?shù)杰囕d設(shè)備中，并保存該數(shù)據(jù)。
車載設(shè)備根據(jù)新的用戶使用費結(jié)算區(qū)域的情況計算道路使用費，其中所確定的道路使用費傳輸?shù)叫碌氖褂觅M結(jié)算區(qū)域的操作中心。但是只有當本地使用結(jié)算系統(tǒng)的運營商確認了車主承擔的債務(wù)時，才進行道路使用費的結(jié)算。
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖所示

圖1描繪了自動道路收費系統(tǒng)以及外部的數(shù)據(jù)關(guān)系；圖2描繪了自動道路收費系統(tǒng)以及內(nèi)部的數(shù)據(jù)關(guān)系；圖3描繪了車載設(shè)備的基本功能和部件；圖4描繪了車載設(shè)備的操作過程；圖5描繪了不同的用戶使用費結(jié)算區(qū)域。
在下面的說明中，需將繳費或計費金額理解成使用道路所必須繳納的道路使用費。將費用結(jié)算系統(tǒng)或計費系統(tǒng)理解為道路收費系統(tǒng)。
由圖1可見，自動道路收費系統(tǒng)1包括一個車載設(shè)備操作中心2、相應(yīng)的車載設(shè)備3、收費數(shù)據(jù)管理裝置4和輔助指向標5。對自動道路收費系統(tǒng)1產(chǎn)生影響的部件是車載設(shè)備3。它自動滿足所有功能如路段費用的識別、道路使用費的結(jié)算以及收費數(shù)據(jù)的管理，這些功能對于費用結(jié)算是必需的。自動道路收費系統(tǒng)1中用戶的車輛在許可服務(wù)點9配備有車載設(shè)備3。在自動化道路收費系統(tǒng)繳費的車輛在許可的服務(wù)點9配備有車載設(shè)備3。這個車載設(shè)備3在安裝時設(shè)置了合適的操作數(shù)據(jù)(帶有識別點的道路模型和價目表模型)，以及還設(shè)置了車輛的數(shù)據(jù)。根據(jù)請求，最好通過移動通信(GSM)將這些數(shù)據(jù)激活。通過這些數(shù)據(jù)，車載設(shè)備3自動地識別車輛是否位于需繳費的路段，以及位于哪個路段。基于車輛參數(shù)和價目表參數(shù)以及車輛在需繳費的路段所行駛的里程數(shù)計算費用，并且進行收費。數(shù)據(jù)通過移動通信(GSM)被傳輸?shù)讲僮髦行?以便進行進一步處理。為了支持實際情況的判斷，車載設(shè)備3通過短距離通信(DSRC)與控制系統(tǒng)7進行通信。車載設(shè)備3借助一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)8(GPS)進行漫游，偶爾有必要通過附帶安裝的輔助指向標系統(tǒng)5來支持車載設(shè)備3的定位。
下面描述各個部件的功能。
車載設(shè)備操作中心2對車載設(shè)備3提供必要的操作數(shù)據(jù)，并將信息從“中央處理器”6轉(zhuǎn)發(fā)到車載設(shè)備3。操作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變可以由車載設(shè)備3處理的格式。然后進行控制，將操作數(shù)據(jù)分配給車載設(shè)備3。從車載設(shè)備3接收到關(guān)于停止的狀態(tài)信息，并將該信息轉(zhuǎn)發(fā)到“中央處理器”6。
收費數(shù)據(jù)管理裝置4接收到來自車載設(shè)備3的收費數(shù)據(jù)，將其保存，并以特性數(shù)據(jù)的形式轉(zhuǎn)發(fā)到“中央處理器”6。收費數(shù)據(jù)管理裝置4形成對可能接收到的收費數(shù)據(jù)的確認應(yīng)答，并將這些收費數(shù)據(jù)、各種信用限制和額度分配給車載設(shè)備6。
當有繳費義務(wù)的車輛或車廂連接使用需繳費的路段時，車載設(shè)備3自動進行計費，并將收費數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞召M數(shù)據(jù)管理裝置4。收費數(shù)據(jù)管理裝置從功能上接收來自車載設(shè)備操作中心2的操作數(shù)據(jù)。此外，為用戶10提供了用戶接口，通過這個接口輸入該用戶的使用數(shù)據(jù)并調(diào)用信息。
服務(wù)點9進行車載設(shè)備3的安裝、維護和周期性的檢查。
用戶10是有繳費義務(wù)的人，他使用收費系統(tǒng)來進行繳費，并操作車載設(shè)備3。
控制系統(tǒng)7用于識別和確定實際情況，是否存在繳費義務(wù)，如果存在這種情況，道路使用費是否符合規(guī)定，是否少繳費或者根本沒有繳費。
管理機構(gòu)的操作管理、技術(shù)操作、服務(wù)、財務(wù)和調(diào)度、資源以及銷售和職員管理的方法和操作過程都由中央處理器6承擔。這些部分支持系統(tǒng)部件進行結(jié)算、監(jiān)督和實施操作。
結(jié)算的主要任務(wù)是，對自動道路收費系統(tǒng)1的特性數(shù)據(jù)(繳費和計費數(shù)據(jù))進行周期性的收集并且進行結(jié)算，將數(shù)據(jù)發(fā)送到收費義務(wù)裝置10以及產(chǎn)生關(guān)于結(jié)算的證明。
監(jiān)控是對所有的技術(shù)裝置的方法和過程的反映，這樣可以檢查收費系統(tǒng)和技術(shù)管理機構(gòu)的任務(wù)是否按規(guī)定執(zhí)行。
執(zhí)行操作包括對所有的技術(shù)裝置的操作，通過技術(shù)管理機構(gòu)的操作、財務(wù)會計、客戶服務(wù)(Customer Care)以及技術(shù)操作起作用。
輔助指向標5在定位時支持車載設(shè)備6，它通過高質(zhì)量的短距離通信傳輸位置數(shù)據(jù)。
圖2描繪了自動道路收費系統(tǒng)1的內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)系。
收費系統(tǒng)1中的車載設(shè)備操作中心2通過一個通信服務(wù)器對所有車載設(shè)備3提供必要的和實際的操作數(shù)據(jù)。車載設(shè)備操作中心2的任務(wù)包括-為所有的車載設(shè)備3提供操作數(shù)據(jù)，如路段數(shù)據(jù)、價目表模型、費用等級模型、車載設(shè)備軟件版本以及密碼密鑰；-解碼和編碼，以及車載設(shè)備信息的信號化；-允許安全端/服務(wù)點的密鑰公開；-為所有服務(wù)點9和控制中心7準備操作數(shù)據(jù)；-操作數(shù)據(jù)版本的管理；-操作數(shù)據(jù)分配方案的制定；-將操作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為車載設(shè)備格式。
重復(fù)機制是考慮到，在車載設(shè)備操作中心2始終提供了一個實際版本的作為拷貝的基本數(shù)據(jù)庫。密碼部件對接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)進行編碼和解碼，保證信息的完整性，并管理所有在車載設(shè)備操作中心2中必需的通信密鑰。同樣在車載設(shè)備操作中心2制定了一個數(shù)據(jù)分配方案。這樣車載設(shè)備3可以自動工作，并且除了保存必要的通信密鑰之外，還保存了操作數(shù)據(jù)(價目表、路段、車輛等級)。這些數(shù)據(jù)在基本數(shù)據(jù)管理中被處理，并且在車載設(shè)備操作中心2的數(shù)據(jù)庫中以規(guī)定的格式(車載設(shè)備格式)進行管理。除此之外在那里還有車載設(shè)備的軟件版本。在“操作數(shù)據(jù)傳送”的過程中，為車載設(shè)備3提供與版本相關(guān)的全面的新的或?qū)嶋H的操作數(shù)據(jù)。這樣不僅可以采用廣播業(yè)務(wù)，還可以采用GSM的點對點連接方式。所有不能通過廣播到達的車載設(shè)備3在其操作數(shù)據(jù)的有效性過期之前向車載設(shè)備操作中心2發(fā)出通知，在車載設(shè)備操作中心處將解碼和處理請求進一步轉(zhuǎn)發(fā)。然后車載設(shè)備操作中心分別為車載設(shè)備3提供實際的價目表數(shù)據(jù)和路段數(shù)據(jù)。
車載設(shè)備操作中心2不僅將操作數(shù)據(jù)傳輸給車載設(shè)備3，而且為服務(wù)點9提供附加的信息，對車載設(shè)備3進行安裝和維護。同樣控制中心7訪問車載設(shè)備操作中心2的實際數(shù)據(jù)。
收費數(shù)據(jù)管理裝置4的任務(wù)是-管理和處理由車載設(shè)備3發(fā)送的收費數(shù)據(jù)，-對于由車載設(shè)備3接收到的收費數(shù)據(jù)產(chǎn)生確認應(yīng)答，-得到關(guān)于停止情況下車載設(shè)備3的清單，以及所有信用額度的清單，-對于輸入和輸出信息的證實，-車載設(shè)備3的詢問與回答的編碼和解碼，-向結(jié)算系統(tǒng)傳輸正在進行的收費數(shù)據(jù)組，收費數(shù)據(jù)管理裝置4的一個重要任務(wù)是確認和應(yīng)答所有的車載設(shè)備信息，以及管理所有用于處理該信息的必要數(shù)據(jù)。為此，通過GSM由車載設(shè)備3發(fā)送并由通信服務(wù)器接收的包括收費數(shù)據(jù)的信息(如果必要的話)結(jié)合在一起，進行解碼并保存在收費數(shù)據(jù)庫里。對于該信息產(chǎn)生一個確認應(yīng)答，它附帶地包括計費卡各自的實際停止狀態(tài)，以及計費卡的額度和來自安全中心的新的密碼。這個確認應(yīng)答被解碼并且發(fā)送到車載設(shè)備3。如果車載設(shè)備3在一段時間之后沒有從中心系統(tǒng)得到確認應(yīng)答，中心系統(tǒng)將重新向收費數(shù)據(jù)管理裝置4發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，直到車載設(shè)備3收到確認應(yīng)答為止。
輔助指向標5在道路旁邊安裝，在那里僅通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)8和聯(lián)合導(dǎo)航(Koppelnavigation)很難或者不能足夠確保車載設(shè)備3的定位。這可能是在具有懸崖峭壁的深山峽谷的單行道或者雙行道，可能是隧道，可能是深山老林，可能是不同或相同的相隔很近(即只有幾米)的道路以及具有急轉(zhuǎn)彎的道路。輔助指向標5發(fā)送相關(guān)的位置數(shù)據(jù)給車載設(shè)備3，并且支持車載設(shè)備3的定位。
圖3給出了車載設(shè)備3的軟硬件的概述。
如圖3所示，收費應(yīng)用程序11包括一個識別算法11.1，一個價目表11.2，一個通信過程11.3，一個服務(wù)過程11.4，以及一個控制過程11.5。
識別算法11.1利用路段數(shù)據(jù)和實際位置來識別需要繳費的路段，并且啟動收費事件。
價目表11.2根據(jù)路段信息、相關(guān)參數(shù)和價目表模型數(shù)據(jù)計算道路使用費。
通信過程11.3包括通過GSM在車載設(shè)備3和中心2之間的數(shù)據(jù)交換(傳輸收費數(shù)據(jù)和激活操作數(shù)據(jù)(價目表數(shù)據(jù)/模型、路段數(shù)據(jù)、軟件實現(xiàn)))。另外通過短距離通信接口(DSRC)進行的數(shù)據(jù)交換還由輔助指向標5和控制系統(tǒng)7承擔，而用于服務(wù)目的的數(shù)據(jù)交換通過服務(wù)器接口由通信過程11.3承擔。
服務(wù)過程11.4是對車載設(shè)備3和用戶10之間的交互作用的基于事件的控制(輸入和輸出，報警和出錯報告，菜單控制)。
控制過程11.5包括對操作準備情況的監(jiān)控、供電管理、登錄、故障檢查和對篡改的識別。
操作系統(tǒng)12是最底層的軟件平臺，是由車載設(shè)備制造商開發(fā)和提供的。操作系統(tǒng)涉及硬件控制、優(yōu)先級/過程管理、操作識別、版本控制以及登錄(到操作系統(tǒng)界面)。
自動化道路收費系統(tǒng)1對于車載設(shè)備3必須配備下列硬件控制單元3.1具有自身的操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的控制單元；CPU 3.1.2中央處理器單元；數(shù)據(jù)存儲器3.1.4暫時的和非暫時的工作存儲器；計費卡3.1.3具有用于管理密碼密鑰的安全模塊以及具有用于確保道路使用費計算的計費模塊的芯片卡；HMI 3.1.1用戶接口(鍵盤、顯示器和揚聲器)；服務(wù)器接口3.1.5用于數(shù)據(jù)交換的外部接口；導(dǎo)航部件3.2GPS 3.2.1用于定位的模塊輔助傳感器3.2.2用于改善導(dǎo)航數(shù)據(jù)；通信部件3.3GSM模塊3.3.1通過SIM卡3.3.2與中心部件進行通信的模塊；DSRC模塊3.3.3通過紅外線進行輔助指向標通信和控制通信的模塊；電力網(wǎng)部分(未繪出)來自車輛道路網(wǎng)絡(luò)的能源供應(yīng)。
除了如上所述的硬件之外，還需要其它的附件用于車載設(shè)備3的安裝，如天線(用于GSM、GPS、DSRC模塊)，用于天線的電纜組，適配器，車載設(shè)備保持器，固定材料。
自動道路收費系統(tǒng)1需要中心部件和車輛一側(cè)的部件。從空間上中心2可以劃分成幾個位置，即“分布式”結(jié)構(gòu)。
為了實現(xiàn)道路使用費的繳費義務(wù)，必須具有用于控制的結(jié)構(gòu)上的和技術(shù)上的裝置。例外的情形是將輔助指向標5作為系統(tǒng)支持的基礎(chǔ)設(shè)施而采用，并且安裝在道路旁邊。這用于支持自動定位(較差的衛(wèi)星定位，困難的路段引導(dǎo)，以及安裝位置)。輔助指向標5通常實現(xiàn)為固定在電線桿上的紅外發(fā)射器。
另外無需采用新的基礎(chǔ)設(shè)施，因為自動道路收費系統(tǒng)1應(yīng)用現(xiàn)有的系統(tǒng)，如移動通信系統(tǒng)GSM 3.3.1或者衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS 8。其它的系統(tǒng)，例如服務(wù)點9，必須根據(jù)收費系統(tǒng)1的相應(yīng)的要求進行匹配或者進行調(diào)整，一些工作過程必須進行重新設(shè)計。
單個的車輛只需要一個車載設(shè)備3和相關(guān)附件參與到自動道路收費系統(tǒng)1中。安裝的服務(wù)點9需要一個所謂的服務(wù)點PC機，它初始化并個性化車載設(shè)備3，并可對其進行測試。另外通過這個設(shè)備可以從中心2獲得必要的狀態(tài)數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)。
自動道路收費系統(tǒng)1通過外部接口與其它系統(tǒng)相連，其中介于“中央處理器”6和車載設(shè)備操作中心2之間的接口是作為TCP/IP連接通過局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)實現(xiàn)的。介于“中央處理器”6與收費數(shù)據(jù)管理裝置4之間的接口同樣也是作為TCP/IP連接通過局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)實現(xiàn)的。介于控制系統(tǒng)7與車載設(shè)備3之間的接口是通過短距離通信接口(DSRC)3.3.3實現(xiàn)的。
介于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS 8與車載設(shè)備3之間的接口是作為無線接口3.2.1(GPS標準)實現(xiàn)的。
與服務(wù)點9的通信是通過在車載設(shè)備3上裝配服務(wù)器接口3.1.5實現(xiàn)的。
介于輔助指向標5與“中央處理器”6之間的接口是作為移動無線通信或固定電話網(wǎng)連接實現(xiàn)的。
介于車載設(shè)備操作中心2與車載設(shè)備3之間的自動道路收費系統(tǒng)1的內(nèi)部接口，以及介于車載設(shè)備3與收費數(shù)據(jù)管理裝置4之間的接口是作為移動無線通信連接3.3.1實現(xiàn)的。介于車載設(shè)備3與輔助指向標5之間的接口是作為DSRC接口3.3.3實現(xiàn)的。
在自動道路收費系統(tǒng)1的框架內(nèi)具有如下主要功能-識別，-收費，-傳輸數(shù)據(jù)，
-完成對自動道路收費系統(tǒng)的訪問，-對控制的支持，-通過自動道路收費系統(tǒng)1本身和監(jiān)控保證正確的收費。
在自動收費時，在需要繳費的路段上的行駛是車輛自行進行的，即不知道路旁邊的基礎(chǔ)設(shè)施。這樣車輛必須配備有車載設(shè)備3，它通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS 3.2.1(也可采用其它傳感技術(shù)3.2.2)確定實際的車輛位置。在例外情況下，當基于GPS和聯(lián)合導(dǎo)航的定位不具有足夠的保險性時，對在確定的路段上使用了附加的輔助指向標5來輔助定位。確定需要繳費的路段的識別算法是基于車載設(shè)備3的通常的定位方法。
收費是根據(jù)已知的需要繳費的路段進行的。相關(guān)的收費數(shù)據(jù)(需要繳費的路段的長度以及價目表)是根據(jù)在車載設(shè)備3中的收費等級進行分類，或者可以由用戶自己聲明來進行輸入(繳費分類里的相關(guān)繳費參數(shù))。應(yīng)用價目表模型，自己聲明的參數(shù)與在車載設(shè)備3里固定存儲的數(shù)據(jù)共同用于繳費類型的分類。在需要繳費的路段上行駛的時刻考慮按照實際的收費等級、實際的價目表模型和時間點進行收費。收費數(shù)據(jù)被一起發(fā)送到收費數(shù)據(jù)管理裝置4，用于進一步處理。用戶10在收費時刻通過視覺(可選地，還通過聽覺)接收關(guān)于收費事件的信息。
車載設(shè)備3具有用于通過移動無線通信和DSRC進行長距離通信和短距離通信的部件。通過移動無線通信可以交換如下數(shù)據(jù)
表1長距離通信/傳輸數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)傳輸過程以及協(xié)議安全過程保證在兩個通信端使用相同的協(xié)議版本。將要發(fā)送的數(shù)據(jù)在對面就可以被無錯誤地接收到，或者沒有到達的數(shù)據(jù)將在晚些時刻被重發(fā)。
數(shù)據(jù)的保護是通過在移動無線網(wǎng)絡(luò)GSM中的標準編碼方法以及附帶地通過在應(yīng)用界面上的特有編碼方法來進行編碼的。
短距離通信是根據(jù)在紅外范圍內(nèi)的DSRC標準，或者在5.8GHz微波范圍內(nèi)通過無線電進行的。通過這個接口與控制系統(tǒng)7進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由輔助指向標5以更好的定位接收。接口設(shè)計為雙向通信，能夠獲取車流中有繳費義務(wù)的車輛。
車載設(shè)備3通過DSRC與自動控制設(shè)備、移動控制設(shè)備和固定控制設(shè)備通信。這種通信由控制設(shè)備的初始化開始。車載設(shè)備3回答控制設(shè)備的相應(yīng)詢問。
在與控制系統(tǒng)交互作用時交換如下數(shù)據(jù)
表2短距離通信/控制通信有繳費義務(wù)的人10通過以下過程訪問自動道路收費系統(tǒng)-向管理機構(gòu)登記并注冊；-查找服務(wù)點9(工場)，以安裝和維護車載設(shè)備3；-操作車載設(shè)備3；-根據(jù)客戶服務(wù)的需求通過電話、傳真或者互聯(lián)網(wǎng)回答問題以及澄清不清楚的地方；-付款；行駛時的實際道路使用費結(jié)算不會與用戶發(fā)生交互作用。
自動道路收費系統(tǒng)只是在規(guī)定的情況下進行收費。正確的道路使用費收取通過組織上和技術(shù)上的措施來保證。組織上的措施包括-用戶注冊；-用戶的協(xié)助義務(wù)；
-控制；-監(jiān)控；參與自動道路收費系統(tǒng)1的前提條件是有繳費義務(wù)的人10首先在管理機構(gòu)進行注冊。他提供個人數(shù)據(jù)，并被告知優(yōu)先的繳費方式。根據(jù)提示檢查用戶10的償還能力，在用戶10與管理機構(gòu)之間建立協(xié)議關(guān)系，并為用戶安裝一個或多個車載設(shè)備3。
對于僅在確定的操作狀態(tài)下才有繳費義務(wù)的車輛，或者在其不同的結(jié)構(gòu)條件下，可能有不同的收費等級，必須通過駕駛員自己聲明來調(diào)整操作模式。
服務(wù)點9在安裝車載設(shè)備3時設(shè)置為“缺省”類型，這種類型通常對應(yīng)于車輛沒有附加說明時的類型。需在最簡單的情況下用戶10只確認此設(shè)置。如果車輛所允許的總重量小于12噸，就沒有繳納道路使用費的義務(wù)，通?！叭笔　鳖愋捅辉O(shè)置為“無繳費義務(wù)”類型。也可以通過車載設(shè)備3的操作面板分別確定上一次的聲明類型，以作為要證實的設(shè)置。只有在有繳費義務(wù)的人10明確的愿望下才調(diào)整上述標準，有繳費義務(wù)的人必須在安裝確認過程中表示出這種愿望。通過聲明設(shè)置的可能變化，使得無繳費義務(wù)的車輛，例如12噸以下的沒有拖斗的牽引車頭，在自動收費過程不必扣除款項。在安裝時還輸入其他的特定車輛參數(shù)，例如危害物質(zhì)等級。
聲明的結(jié)果或者非聲明事實(無輸入)與時間點和地理位置一起，以掉電保護和防偽保護的方式存儲在車載設(shè)備3的日志里。這些信息可以用于讀取控制器的目的，以及作為補充證明材料使用。
在行車開始時，或者在第一次行駛到需繳費的路段時，如果駕駛員沒有聲明或者做出錯誤的聲明，駕駛員可能會在控制器上被確認為不繳費或者錯誤繳費者?？赡艹霈F(xiàn)的誤操作或沒有操作可以通過車載設(shè)備3的顯示器由有繳費義務(wù)的人10得知。所設(shè)置的繳費類型被顯示。輸入也可以附帶地通過與聲明類型有關(guān)的聲音信號來支持。通過確認安裝車載設(shè)備3時的確定的預(yù)先設(shè)置，有繳費義務(wù)的人10可以避免沒有做出聲明或者做出錯誤聲明的危險。
正確的道路使用費收取的技術(shù)上的措施包括-在車載設(shè)備3中的安全的、經(jīng)過驗證的收費過程和通信過程；-在整個計費系統(tǒng)中，根據(jù)個人用戶10和路段的特定處理規(guī)定的費用金額的明確的、無例外的計費標準(價目表模型1)；-在地理位置不利的地點通過輔助指向標5來支持定位。
當車輛位于需要繳費的路段網(wǎng)絡(luò)之外時，自動識別方法被認為是可靠的。在這種情況下，車載設(shè)備5也停止進行收費。在一些情況下，在這些地點之間可能存在轉(zhuǎn)彎，例如在公路旅店(例如Hegau-West)、高速公路教堂(例如Baden-Baden)、停車場、其它的高速公路輔助設(shè)備處或者輔助工場。每個存在的可能的轉(zhuǎn)彎都確定地限定了一個識別路段或識別部分。
在車輛停止或者中途停車時，車載設(shè)備3的狀態(tài)以掉電保護和防偽保護的方式被存儲。因此不會發(fā)生信息丟失。如果行駛繼續(xù)進行，則關(guān)于行車開始的新的信息以及費用等級的聲明被請求并被保存。其它情況下車載設(shè)備3根據(jù)設(shè)置的缺省值工作。識別方法尤其保證了在高速公路上中途停車時不會出現(xiàn)雙重收費的情形。同樣，在高速公路的路段內(nèi)停車或者修理點范圍內(nèi)的變化的跟蹤根據(jù)識別方法也不會出現(xiàn)多次收費。
車輛上的官方載重車輛標記在安裝和第一次啟動車載設(shè)備3時輸入計費卡3.1.3的安全模塊中。由管理機構(gòu)頒發(fā)的計費卡作為上述信息的來源。這些數(shù)據(jù)通過出示車輛牌照來證明。載重車輛標記與上述信息一起通過車載設(shè)備3，并通過隨后在安全路徑上的安裝傳送到車載設(shè)備操作中心2，并在那里被存儲。車輛卡、計費卡3.1.3、車載設(shè)備3和中心2可防止偽造、篡改和損壞。這樣對于每個車載設(shè)備3都唯一分配了對于完全確定的有繳費義務(wù)的機動車輛的官方載重車輛標記。
如果要改變裝有車載設(shè)備3的車輛的官方載重車輛標記，車主必須通知管理機構(gòu)。此外，這個改變必須在一個服務(wù)點處被了解，即存儲在計費卡3.1.3中，并通知中心2。
如果僅分配了一個新的標記而車主還是原來的，例如在地點改變之后，改變或者更換計費卡3.1.3就可以了，并向中心2發(fā)送一個相應(yīng)的信息。從而保證了可能還沒有傳輸?shù)氖召M與先前的標記事先傳送到中心2。
如果車主改變，例如將車輛賣掉，那么原來的車主和新的車主必須就車輛交易和道路使用費交接達成一致。
用戶可以將車載設(shè)備3設(shè)置為“計帳模式”操作狀態(tài)。在這種情況下，還執(zhí)行對于控制和監(jiān)控目的的額外收費，并且將收費數(shù)據(jù)發(fā)送至中心2，而不停止付費。這個可由用戶唯一識別的操作狀態(tài)在特殊情況下被顯示，在這些情況下他希望明確地采用計帳系統(tǒng)。
在確定的情況下，在中心一側(cè)可以停止車載設(shè)備3，例如未繳費行為、車輛盜竊等等。這些停止情況對于用戶可唯一識別。
具有繳費義務(wù)的車輛的官方標記和與車載設(shè)備3相應(yīng)的標記的一致性在下列情形下被檢驗-在自動控制中，通過比較由車載設(shè)備3所通知的標記與由光電方式獲取的標記，-在固定控制或移動控制中，通過比較由車載設(shè)備3所通知的標記與實際的標記。
在僅可能的情況下，管理機構(gòu)希望在確定實際標記和保存的標記之間的差別時，能夠設(shè)置控制之外的車載設(shè)備3。
圖4描繪了車載設(shè)備的標準操作過程。在開始之后，在步驟100中初始化車載設(shè)備3。在步驟200中實現(xiàn)定位，并且在步驟300中比較需繳費的路段。在步驟400中檢驗是否是需繳費的路段。如果是的話，那么在步驟500中獲取并保存對于收費組必要的數(shù)據(jù)。在步驟600中檢驗是否超出了報警界限。在步驟700中檢驗是否達到了停止界限。在步驟800檢驗是否達到了預(yù)定的閾值，以及是否需要發(fā)送所得到的費用金額。在步驟900中顯示用戶10的繳費狀態(tài)。
操作數(shù)據(jù)包括價目表數(shù)據(jù)和路段數(shù)據(jù)以及軟件。車載設(shè)備3可以根據(jù)價目表數(shù)據(jù)并且考慮收費等級計算已知路段的繳費數(shù)額。利用路段數(shù)據(jù)，車載設(shè)備3通過比較實際位置和行駛路段(步驟400)識別需繳費的路段。
軟件可以執(zhí)行車載設(shè)備3中的繳費，并且以模央方式安裝。
通過停止信息可以使車載設(shè)備3發(fā)生停止或者解除停狀態(tài)，即收費結(jié)算的過程可以打開或者關(guān)閉。
分別為服務(wù)點9提供了最近版本的操作數(shù)據(jù)，這樣車載設(shè)備3可以根據(jù)實際操作數(shù)據(jù)進行設(shè)置。在第一次啟動時不會通過移動通信在車載設(shè)備3和車載設(shè)備操作中心2之間建立連接以供操作數(shù)據(jù)下載。
如果車載設(shè)備操作中心2從車載設(shè)備3接收到一個停止狀態(tài)，則將這個停止狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)到“中央處理器”6。
通過將輸入到收費數(shù)據(jù)管理裝置中的收費數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z驗系統(tǒng)，使得后來可以在批過程中檢驗受到控制的車載設(shè)備。
為了進行結(jié)算，特性數(shù)據(jù)從自動道路使用費系統(tǒng)1被傳輸?shù)健爸醒胩幚砥鳌?中。
如果車載設(shè)備3接收到停止指令或者解除停止狀態(tài)指令，該設(shè)備將其停止狀態(tài)(停止，不停止，出錯類型)發(fā)送回車載設(shè)備操作中心2。
在服務(wù)點9進行的車載設(shè)備3的循環(huán)檢驗可以從車載設(shè)備3中讀出狀態(tài)信息。在這種情況下，這些信息是關(guān)于車載設(shè)備3的操作狀態(tài)的信息，以及關(guān)于出現(xiàn)的錯誤和已知的篡改企圖的信息。
每次收費都通過收費數(shù)據(jù)進行唯一的了解，并且與有繳費義務(wù)的機動車輛的官方標記相對應(yīng)。其中包括收費的地點和時間，所聲明的收費等級，結(jié)算的道路使用費，車載設(shè)備標識和可能附加的官方標記和用于成本區(qū)分的付費人參數(shù)。收費數(shù)據(jù)的傳輸可以在超過了發(fā)送界限之后，或者經(jīng)過了一段確定的時間之后開始。發(fā)送界限是一個存款或者信用額度范圍值。時間范圍可以參數(shù)化。它開始于上一次收費數(shù)據(jù)發(fā)送后的第一次收費。如果經(jīng)過了一段時間之后仍未達到發(fā)送界限，就開始傳輸現(xiàn)有的收費數(shù)據(jù)。
在控制過程中，相關(guān)的收費數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息被傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)7。上一次的關(guān)于非正常操作狀態(tài)的信息包括在過去已知的篡改企圖和停止狀態(tài)信息。
在安裝時，實際操作數(shù)據(jù)被傳輸?shù)杰囕d設(shè)備3。這樣就省去了第一次運行時為車載設(shè)備操作中心2提供的昂貴的通信設(shè)置。
完成安裝之后，狀態(tài)數(shù)據(jù)被傳輸?shù)健爸醒胩幚砥鳌?。如果車載設(shè)備3由于緊急原因未接入到服務(wù)點9，而是在一個非功能性的狀態(tài)離開服務(wù)點9，這個狀態(tài)也被通知到“中央處理器”6。
在開始行駛時，用戶10將繳費義務(wù)參數(shù)輸入到車載設(shè)備3中。用于改變收費等級的變化參數(shù)是一些附屬參數(shù)(軸數(shù)和可靠的總重量)。當時所提供的有繳費義務(wù)的機動車輛的與收費相關(guān)的參數(shù)(危害物質(zhì)擴散類型，車輛上現(xiàn)有的軸和可靠的總重量)在使用過程中不會改變。機動車輛參數(shù)的變化要求車輛的技術(shù)上的變化和服務(wù)點9中的車載設(shè)備3的新的配置。
在“中央處理器”6上設(shè)置的路段及價目表數(shù)據(jù)在車載設(shè)備操作中心2中轉(zhuǎn)換為可由車載設(shè)備3處理的格式。
如果在“中央處理器”6上出現(xiàn)對于特定的車載設(shè)備3的停止或解除停止狀態(tài)事件，由此會產(chǎn)生一個指令，并且傳輸?shù)杰囕d設(shè)備操作中心2。
在安裝車載設(shè)備3時，服務(wù)點9必須檢驗車輛卡(用戶在安裝時必須出示)數(shù)據(jù)的真實性。另外，可以詢問在用戶10登錄時刻還沒有提供的信息，例如用于償付能力檢查的信息。
輔助指向標5向“中央處理器”6周期性地發(fā)送監(jiān)控數(shù)據(jù)，由此可以確定輔助指向標5是否準備好工作。
輔助指向標5將用于支持定位的位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕d設(shè)備3。
圖5描繪了不同的用戶結(jié)算區(qū)域13、14之間的互操作性的原理圖?；ゲ僮餍栽试S在不同用戶結(jié)算區(qū)域13、14內(nèi)的有繳費義務(wù)的人10通過不同的電子計費系統(tǒng)1、17，僅以一個車載設(shè)備3，并且一定情形下僅以一個收費協(xié)議，來扣繳費用，其中可以操作不同運營商15、16的道路收費系統(tǒng)。
技術(shù)上的互操作性是可以在多個道路收費系統(tǒng)區(qū)域13、14內(nèi)使用一個車載裝置3的基本前提。技術(shù)上的互操作性一方面通過車載單元3與特定運營商的地點上的裝置之間的通信，另一方面通過在車載單元3內(nèi)實現(xiàn)的功能和流程來限定，它分別由道路收費系統(tǒng)運營商15、16實現(xiàn)。
車載設(shè)備3在其基本配置中提供了移動無線通信(GSM)之上的通信信道，針對各種不同的面向電路連接和面向分組的業(yè)務(wù)，并通過紅外線提供DSRC信標通信?？梢赃x擇采用根據(jù)CEN TC278的、通過5.8GHz的微波頻帶范圍的無線電的接口進行連接，或者可以串行集成。車載設(shè)備3中的計算機系統(tǒng)的基本功能除了提供本身系統(tǒng)所包含的標準軟件功能外，還可以事后通過不同的通信信道并相應(yīng)安全地重新載入其他的應(yīng)用程序。
在一些情況下，車載設(shè)備3的下列特征滿足了技術(shù)上的互操作性的前提條件-可以連接的DSRC接口，-應(yīng)用安全模塊(芯片卡)，-可以通過通信信道將設(shè)備驅(qū)動程序和應(yīng)用程序安全地傳輸?shù)杰囕d設(shè)備3中，從而實現(xiàn)了多重應(yīng)用能力。這既適用于第一次安裝在車輛之前，以使這些功能在一開始就可使用，也適用于事后，如果這種要求在不久之后提出，或者當限定并采用了新的系統(tǒng)時。
-在應(yīng)用程序與車載設(shè)備3的基本功能之間定義的內(nèi)部接口，允許與設(shè)備制造商無關(guān)地以統(tǒng)一的形式定義并實施改變/擴展。
-使用TCP/IP-PPP作為GSM服務(wù)器標準，這樣也可以利用同樣采用TCP/IP-PPP的其他中心執(zhí)行其他的事務(wù)。
-使用ISO ENV 14906 EFC(應(yīng)用接口)，以便可以支持所有在CEN DSRC之上建立的航標支持的事務(wù)。
由此，基本互操作性的前提只是通過在其他的道路收費系統(tǒng)17中重新載入軟件包(例如通過GSM)，它使用了這個流行的標準。
對于其他的系統(tǒng)來說，車載設(shè)備3可以擴充一個附加的硬件通信模塊。這樣也可以使用其他的通信信道，這只是涉及到車輛的一小部分，并且以這種方式不會增加基本設(shè)備的成本。
通過如上所述的擴展可能性，車載設(shè)備3可以通過軟件應(yīng)用程序或者附帶的硬件通信模塊與不同的系統(tǒng)進行技術(shù)上的互操作。
不同的可選的通信模塊被連接到經(jīng)過標準化的內(nèi)部接口，并且分別通過特定運營商的協(xié)議進行控制。這些協(xié)議既控制收費和繳費過程，又控制自動控制過程。
這些協(xié)議可以通過車載設(shè)備3的一個被限定的接口來載入(多重應(yīng)用能力)。為此車載設(shè)備提供如下的可能-服務(wù)接口端(工場)-GSM-協(xié)議通過芯片卡(互操作性芯片卡)被載入。
當前投入運用的道路收費系統(tǒng)借助于芯片卡來工作，以確保通信過程的安全。在所提供的車載設(shè)備中的一個外部芯片卡的可用性是提供技術(shù)上的互操作性的另一個前提條件。當其他的道路計費區(qū)域17還不能使用同樣的芯片卡時，因為還沒有達成一致的前提條件，這樣駕駛員可以在道路計費操作中更換芯片卡。
對于在行使過程中通過收費信標(Erhebungsbake)需要直接與芯片卡通信的系統(tǒng)，可以在組織上保證通信區(qū)域內(nèi)的更長的停留時間。
除了單純的技術(shù)上的互操作性之外，必須在組織層面上提供互操作性的前提條件。在這里尤其是考察支付往來。歐洲銀行現(xiàn)在已經(jīng)通過數(shù)據(jù)載體交換進行內(nèi)部合作，也就是說從德國的一個銀行轉(zhuǎn)帳到歐盟成員國的另外一個銀行，反之亦然。這樣有繳費義務(wù)的人10可以在一個異地用戶使用費結(jié)算區(qū)域13內(nèi)的其他系統(tǒng)運營商16的管理下根據(jù)規(guī)定支付其道路使用費，這里有必要使其他系統(tǒng)運營商16的銀行的請求可以由本地用戶使用費結(jié)算區(qū)域14的管理機構(gòu)15的銀行接受，并且本地用戶使用費結(jié)算區(qū)域14的管理機構(gòu)15接受自己的請求。
有繳費義務(wù)的人10的償付能力的保證是由固有的預(yù)繳費系統(tǒng)實現(xiàn)的，而后繳費系統(tǒng)中銀行協(xié)議必須與其他系統(tǒng)運營商的協(xié)議協(xié)調(diào)一致。
對于所有類型的互操作性來說，在管理機構(gòu)15與其他系統(tǒng)運營商16之間簽定協(xié)議是必要的。這種漫游協(xié)議減輕了有繳費義務(wù)的人10的負擔，因為他只需與一個系統(tǒng)運營商訂立協(xié)議。
漫游協(xié)議應(yīng)該至少調(diào)整如下幾點-繳費管理的過程-期限的定義-安全方面，尤其是密鑰的公開-道路收費系統(tǒng)的協(xié)議-用于控制的數(shù)據(jù)-要應(yīng)用的遠程通信-基礎(chǔ)設(shè)施-證明數(shù)據(jù)的定義。
權(quán)利要求
1.道路收費系統(tǒng)(1)，具有一個車載設(shè)備(3)，用于在有效收費區(qū)域(13，14)內(nèi)由車輛自行獲取道路使用費，其中操作中心(2)根據(jù)需要通過通信裝置(3.3)將對于獲取道路使用費所需的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕d設(shè)備(3)，其中車載設(shè)備(3)持續(xù)地確定行駛過的部分路段的使用費，并且將各個部分的費用累加而得到道路使用費總額，其特征在于，車載設(shè)備(3)在達到一個預(yù)定的標準時通過一個通信裝置(3.3)將到這一時刻為止所確定的道路使用費總額傳輸?shù)讲僮髦行?2)，以進行結(jié)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的道路收費系統(tǒng)(1)，其特征在于，當達到或者超過一個閾值時，并且/或者當操作中心(2)請求數(shù)據(jù)時，并且/或者當數(shù)據(jù)傳輸是由用戶手動進行時，并且/或者當駛過了道路網(wǎng)上預(yù)先給定的位置時，則滿足了預(yù)先規(guī)定的標準，其中閾值對應(yīng)于一定確定的金額，和/或一段確定的時間間隔，和/或自上一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r刻起所經(jīng)過的一段確定的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項的道路收費系統(tǒng)(1)，其特征在于，車輛用戶(10)或者車主(10)在向道路收費系統(tǒng)(1)的運營商(15)進行支付時持有一個帳戶，從該帳戶中可以自動地扣除所傳輸?shù)牡缆肥褂觅M。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項的道路收費系統(tǒng)(1)，其特征在于，道路收費系統(tǒng)(1)包含不同的使用費收費區(qū)域(13，14)，其中一個車輛在不同的使用費結(jié)算區(qū)域(13，14)中行駛時所產(chǎn)生的道路使用費的確定是通過唯一的車載設(shè)備(3)進行的。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項的道路收費系統(tǒng)(1)，其特征在于，在車載設(shè)備(3)中保存關(guān)于至少一個本地用戶使用費結(jié)算區(qū)域的界限(18)的信息，其中當接近使用費結(jié)算區(qū)域(14)的界限(18)時，車載設(shè)備(3)根據(jù)需要向中心(2)請求對于邊界使用費結(jié)算區(qū)域(13)所缺少的操作數(shù)據(jù)，所請求的操作數(shù)據(jù)通過通信裝置(3.3)從中心(2)傳輸?shù)杰囕d設(shè)備(3)，并保存在車載設(shè)備(3)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的道路收費系統(tǒng)(1)，其特征在于，當超過了兩個使用費結(jié)算區(qū)域(13，14)之間的邊界(18)時，道路使用費的獲取根據(jù)新的使用費結(jié)算區(qū)域(13，14)的條件進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的道路收費系統(tǒng)(1)，其特征在于，如果在新的使用費結(jié)算區(qū)域(13，14)中的道路使用費由另外一個運營商(16)如在本地用戶使用費結(jié)算區(qū)域(14)中一樣收取，那么只有當本地用戶使用結(jié)算系統(tǒng)的運營商(15)對車主(10)承擔的債務(wù)進行確認后，才可以進行自動的費用結(jié)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有一個車載設(shè)備的道路收費系統(tǒng)，用于由車輛自行確定在一個使用費結(jié)算區(qū)域內(nèi)對于一個車輛的道路使用費，其中操作中心根據(jù)需要通過通信裝置將對于取得于道路使用費所必需的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕d設(shè)備。車載設(shè)備持續(xù)地確定各部分路段的使用費，并且將各個部分的費用累加而得到道路使用費總額。根據(jù)本發(fā)明，當達到預(yù)定的條件時，車載設(shè)備通過通信裝置將直至該時刻所確定的道路使用費總額傳輸?shù)讲僮髦行?，以進行結(jié)算。
文檔編號G07B15/06GK1518725SQ01822931
公開日2004年8月4日 申請日期2001年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者沃納·拜爾特, 沃納 拜爾特 申請人:戴姆勒-克萊斯勒股份公司