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Dokumentenidentifikation DE102004001906A1 18.08.2005
Titel Verfahren und Computerprogramm zum Generieren von mindestens einem Datensatz als Repräsentation für einen Abschnitt einer gebührenpflichtigen Straße
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Beier, Wolfgang, Dipl.-Ing., 71263 Weil der Stadt, DE;
Mayer, Joachim, Dr. rer. nat., 89075 Ulm, DE
DE-Anmeldedatum 14.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004001906
Offenlegungstag 18.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.2005
IPC-Hauptklasse G07B 15/00
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren von mindestens einem Datensatz, welcher zumindest einen Abschnitt einer gebührenpflichtigen Straße (S), der als Zufahrt zu einer virtuellen Mautstelle (M) der gebührenpflichtigen Straße fungiert, repräsentiert. Im Stand der Technik sind derartige Verfahren grundsätzlich bekannt. Diese Datensätze werden üblicherweise dazu verwendet, eine Entscheidung darüber herbeizuführen, ob sich ein Fahrzeug aktuell auf der gebührenpflichtigen Straße befindet oder nicht. Um die Anzahl der zum Herbeiführen dieser Entscheidung mit einer gewünschten Qualität (Q) notwendigen Datensätze zu minimieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass es ausreichend ist, lediglich einen die virtuelle Mautstelle repräsentierenden Datensatz zum Herbeiführen dieser Entscheidung (E) zu verwenden, insbesondere wenn außer der gebührenpflichtigen Straße (S) keine andere Straße (S1) in den Toleranzbereich (T) der Mautstelle (M) führt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Generieren von mindestens einem Datensatz, welcher zumindest einen Abschnitt einer gebührenpflichtigen Straße, der als Zufahrt zu einer virtuellen Mautstelle der gebührenpflichtigen Straße fungiert, repräsentiert. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Datenträger mit einem derartigen Computerprogramm.

Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist das Problem der Positionsbestimmung eines Fahrzeug im Hinblick auf die Position beziehungsweise Lage einer gebührenpflichtigen Straße zum Zwecke der Erhebung einer Mautgebühr für die Benutzung dieser gebührenpflichtigen Straße.

Für eine derartige Positionsbestimmung ist es aus dem Stand der Technik, zum Beispiel aus der europäischen Patentschrift EP 0 363 396 B1 bekannt, zunächst die aktuelle Position eines Fahrzeugs durch Auswerten von aktuellen Fahrdaten zu ermitteln und diese aktuelle Position dann mit Positionen beziehungsweise der Lage eines digitalisierten Straßennetzes abzugleichen. Um einen derartigen Abgleich möglichst einfach realisieren zu können, schlägt die besagte europäische Patentschrift vor, das digitalisierte Straßennetz gitterförmig in Maschen aufzuteilen, wobei in jeder Masche des Gitters eine bestimmte Anzahl von mehreren Straßenstücken nicht überschritten wird. Bei einem Vergleich der aus den Fahrdaten errechneten aktuellen Position des Fahrzeugs mit der Lage der Straßen aus dem digitalisierten Straßennetz sind dann nur diejenigen Straßen zu berücksichtigen, die in derjenigen Masche oder in eine der angrenzenden Maschen fallen, in der/denen die errechnete Position des Fahrzeugs liegt.

Ein Verfahren zur Erzeugung einer digitalisierten Straßenkarte ist aus der europäischen Patentschrift EP 0 730 726 B1 bekannt. Das dort offenbarte Verfahren ermöglicht es, eine digitalisierte Straßennetzkarte anhand des tatsächlichen Straßenverlaufs so zu erzeugen, dass sich mit möglichst wenigen Daten ein angenähertes Abbild des Straßenverlaufs ergibt. Dazu werden einzelne geografische Punkte der Straßen erfasst und durch einen Polygonzug miteinander verbunden.

Schließlich beschäftigt sich auch die europäische Patentschrift EP 0 742 890 B1 mit der Problematik der Positionsbestimmung eines Fahrzeugs in Bezug auf eine insbesondere gebührenpflichtige Straße. Genauer gesagt offenbart diese europäische Patentschrift ein Verfahren zur Ermittlung von Gebühren für die Nutzung von Verkehrswegen durch Fahrzeuge. Dazu wird ein Erfassungsabschnitt als Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße im Bereich einer virtuellen Mautstelle definiert, um Fahrer von Fahrzeugen, die in diesem Erfassungsabschnitt erkannt werden, zur Zahlung einer Maut heranzuziehen. Jeder dieser Erfassungsabschnitte wird durch eine Kette von Referenzpunkten auf der gebührenpflichtigen Straße repräsentiert, die jeweils eine unterschiedliche geografische Position haben. Die Anzahl und Anordnung der Referenzpunkte in dem Erfassungsabschnitt richtet sich nach einem vorgesehenen Zeitintervall zwischen Positionsmessungen für das Fahrzeug in dem Erfassungsabschnitt, nach der maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit auf der gebührenpflichtigen Straße, nach einem akzeptablen Aufwand für die Speicherung der geografischen Positionen der Referenzpunkte sowie nach einem akzeptablen Aufwand an Rechenzeit für die Zuordnung eines Fahrzeugs zu einem Referenzpunkt etc. Je länger der Erfassungsabschnitt gewählt wird, das heißt je mehr Referenzpunkte er umfasst, desto größer ist die Sicherheit, dass Fahrzeuge auf kreuzenden, tangierenden oder parallel verlaufenden Straßen von der Gebührenerhebung ausgeschlossen werden. Um eine erforderliche Lokalisierungssicherheit von Fahrzeugen auch in diesen Fällen gewährleisten zu können, sind selbst bei gebührenpflichtigen Straßen mit geringer Maximalgeschwindigkeit sechs bis acht Referenzpunkte erforderlich. Bei hohen zulässigen Geschwindigkeiten oder bei vielen kreuzenden oder tangierenden Straße in der Nähe der gebührenpflichtigen Straße erhöht sich die genannte erforderliche Anzahl von Referenzpunkten auf das 3-bis 8-fache. Den Referenzpunkten sind jeweils Toleranzbereiche, sogenannte Positionsgebiete, zugeordnet, in denen mögliche Messwerte für die Position eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung einer Unschärfe der Positionsbestimmung noch liegen dürfen, um das Fahrzeug einem jeweiligen Referenzpunkt zuordnen zu können. Diese Zuordnung erfolgt in einem ebenfalls in der zuletzt genannten europäischen Patentschrift vorgeschlagenen Algorithmus. Dieser Algorithmus prüft generell, ob sich ein Fahrzeug in dem Erfassungsbereich befindet und damit mautpflichtig ist oder nicht. Zur Herbeiführung dieser Entscheidung wertet der Algorithmus grundsätzlich aktuelle Positionen des Fahrzeugs im Hinblick auf alle Referenzpunkte des Erfassungsabschnittes aus. Der Rechen- und Zeitaufwand zum Herbeiführen der Entscheidung ist deswegen bei dieser Lösung hoch.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Computerprogramm bereitzustellen, welche die Generierung von zumindest einem Datensatz als Repräsentation für zumindest einen Abschnitt einer gebührenpflichtigen Straße in der Weise ermöglichen, dass eine Entscheidung darüber, ob sich ein Fahrzeug auf der gebührenpflichtigen Straße befindet oder nicht, mit minimalem Rechen- und Zeitaufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße durch einen Datensatz repräsentiert wird, welcher die Mautstelle mindestens in Form ihrer geographischen Position und optional zusätzlich in Form einer ihr zugeordneten Fahrtrichtung, in welcher die Mautstelle von einem Fahrzeug passiert werden muss, mit Angabe von Toleranzbereichen und vorgegebenen maximal zulässigen Messfehlerwahrscheinlichkeiten für die geographische Position und die Fahrtrichtung beschreibt, insbesondere wenn außer der gebührenpflichtigen Straße keine andere Straße in den Toleranzbereich der Mautstelle führt.

Eine Straße im Sinne der Erfindung meint grundsätzlich jede Art von Verkehrsweg, zu Lande, zu Wasser (Schifffahrtsstraßen) oder in der Luft (Luftverkehrsstraßen). Insbesondere meint der Begriff jedoch Autobahnen für Kraftfahrzeuge.

Der Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass unter der genannten Bedingung, wenn außer der gebührenpflichtigen Straße keine andere Straße in den Toleranzbereich der Mautstelle führt, der Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße, der als Zufahrt zu der virtuellen Mautstelle fungiert, alleine durch den die Mautstelle repräsentierenden Datensatz hinreichend genau beschrieben wird, um eine Entscheidung über die Position eines Fahrzeugs in Bezug auf die gebührenpflichtige Straße und insbesondere das Passieren der Mautstelle mit einer gewünschten Qualität treffen zu können. Im Unterschied zum Stand der Technik braucht zumindest in dem genannten Fall die aktuelle Position des Fahrzeugs nicht noch mit weiteren Referenzpunkten in dem besagten Abschnitt vor der Mautstelle abgeglichen zu werden, um die Entscheidung treffen zu können. Weil in diesem Fall lediglich der eine die Mautstelle repräsentierende Datensatz für einen Abgleich mit der aktuellen Position des Fahrzeugs zur Entscheidungsfindung genügt, wird dadurch auch die Rechenzeit, das heißt der Zeitaufwand für die Entscheidungsfindung verringert.

Für den Fall, dass noch mindestens eine andere, insbesondere nicht- oder anders gebührenpflichtige Straße in den Toleranzbereich um die virtuelle Mautstelle führt, ist der die virtuelle Mautstelle repräsentierende Datensatz für die Entscheidungsfindung alleine nicht mehr ausreichend. Vielmehr ist es dann erforderlich, mindestens einen weiteren Datensatz zur Repräsentation des Abschnitts der gebührenpflichtigen Straße bereitzustellen, der als Zufahrt zu der virtuellen Mautstelle dient.

Zur Generierung dieses mindestens einen weiteren Datensatzes wird erfindungsgemäß folgendes Verfahren vorgeschlagen:

Vorgeben einer ersten Vielzahl von Datensätzen, welche den Verlauf des Abschnitts der gebührenpflichtigen Straße repräsentiert und welche den die virtuelle Mautstelle repräsentierenden Datensatz mit umfasst;

Vorgeben einer zweiten Vielzahl von Datensätzen, welche den Verlauf von zumindest einem Abschnitt der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße repräsentiert, der ebenfalls in den Toleranzbereich um die Mautstelle führt;

wobei jeder Datensatz aus der ersten beziehungsweise zweiten Vielzahl die geografische Position eines dem Datensatz individuell zugeordneten Referenzpunktes mit definierter Entfernung zu der geografischen Position der virtuellen Mautstelle auf dem Abschnitt der gebührenpflichtigen beziehungsweise nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße und optional weiterhin eine Wertangabe für mindestens einen Straßenparameter an dem Referenzpunkt sowie Toleranzbereichsangaben und jeweils vorgegebene maximal zulässige Messfehlerwahrscheinlichkeiten für die Position des Referenzpunktes und der Wertangaben umfasst;

Überprüfen, ob sich der Toleranzbereich für den Referenzpunkt oder für Wertangaben für einen Straßenparameter aus einem Datensatz aus der ersten Vielzahl mit dem Toleranzbereich für den Referenzpunkt oder für Werte für einen gleichartigen Straßenparameter aus einem Datensatz aus der zweiten Vielzahl überlappt, wenn die den beiden Datensätzen jeweils zugeordneten Referenzpunkte entweder innerhalb des Toleranzbereiches um die Mautstelle liegen oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Entfernung zu der geografischen Position der Mautstelle aufweisen; und

Vorläufiges Auswählen desjenigen Datensatzes aus der ersten Vielzahl von Datensätzen – zusätzlich zu dem Datensatz für die Mautstelle – als den für die Repräsentation des Abschnittes der gebührenpflichtigen Straße erforderlichen weiteren Datensatz, für den im Rahmen des vorherigen Überprüfungsschrittes keine Überlappung des seinem Referenzpunkt und/oder seinen Wertangaben zugeordneten Toleranzbereiches mit dem verglichenen Toleranzbereich aus der zweiten Vielzahl festgestellt wurde und dessen Referenzpunkt im Vergleich zu den Referenzpunkten anderer Datensätze aus der ersten Vielzahl, für die im Rahmen der Überprüfung ebenfalls keine Überlappung ihrer Toleranzbereiche mit den verglichenen Toleranzbereichen festgestellt wurde, am nächsten zu der Position der Mautstelle liegt; oder

Vorläufiges Auswählen desjenigen Datensatzes aus der zweiten Vielzahl von Datensätzen als den für die Repräsentation des Abschnittes der gebührenpflichtigen Straße – zusätzlich zu dem Datensatz für die Mautstelle – erforderlichen weiteren Datensatz, für den im Rahmen des vorherigen Überprüfungsschrittes keine Überlappung des seinem Referenzpunkt und/oder seinen Wertangaben zugeordneten Toleranzbereiches mit dem verglichenen Toleranzbereich aus der ersten Vielzahl festgestellt wurde und dessen Referenzpunkt im Vergleich zu den Referenzpunkten anderer Datensätze aus der zweiten Vielzahl, für die im Rahmen der Überprüfung ebenfalls keine Überlappung ihrer Toleranzbereiche mit den verglichenen Toleranzbereichen festgestellt wurde, am nächsten zu der Position der Mautstelle liegt.

Gemäß der aufgezeigten ersten Alternative wird als weiterer Datensatz zum Repräsentieren des Abschnitts der gebührenpflichtigen Straße ein geeigneter Satz aus der bereitgestellten ersten Vielzahl von Datensätzen ausgewählt. Dieser Datensatz kann später, vorzugsweise von einem Algorithmus, zur Beantwortung der Frage herangezogen werden, ob sich ein Fahrzeug aktuell auf dem Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße auf die Mautstelle zu bewegt. Diese Frage wird bei Auswahl des weiteren Datensatzes aus der ersten Vielzahl von Datensätzen nur dann mit ja beantwortet, wenn die aktuelle Position des Fahrzeugs und die Wertangaben für die aktuellen Fahrzeugparameter des Fahrzeugs zumindest in die durch den weiteren Datensatz definierten Toleranzbereiche für dessen Referenzpunkt und dessen Straßenparameter fallen.

Gemäß der aufgezeigten zweiten Alternative wird als weiterer Datensatz zum Repräsentieren des Abschnitts der gebührenpflichtigen Straße ein geeigneter Satz aus der bereitgestellten zweiten Vielzahl von Datensätzen ausgewählt. Dieser Datensatz kann später, vorzugsweise von einem Algorithmus, zur Beantwortung der Frage herangezogen werden, ob sich ein Fahrzeug aktuell auf dem Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße auf die Mautstelle zu bewegt. Diese Frage wird bei Auswahl des weiteren Datensatzes aus der zweiten Vielzahl von Datensätzen nur dann mit ja beantwortet, wenn die aktuelle Position des Fahrzeugs und die Wertangaben für die aktuellen Fahrzeugparameter des Fahrzeugs außerhalb der durch den weiteren Datensatz definierten Toleranzbereiche für dessen Referenzpunkt und dessen Straßenparameter liegen.

Die zweite Alternative ist gegenüber der ersten Alternative jedoch nur suboptimal, weil sie streng genommen nur die Feststellung zulässt, dass sich das Fahrzeug aktuell nicht auf der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße bewegt; damit ist ein Aufenthalt des Fahrzeugs auf der gebührenpflichtigen Straße zwar relativ wahrscheinlich, aber keineswegs sicher, denn das Fahrzeug kann sich ungeachtet dieser Feststellung aktuell auch auf einer dritten Straße bewegen.

Vorteilhafterweise ermöglichen beide Alternativen des Verfahrens für den Fall, dass neben der gebührenpflichtigen Straße mindestens eine andere Straße in den Toleranzbereich um die virtuelle Mautstelle führt, eine Minimierung der zur Repräsentation desjenigen Abschnitts der gebührenpflichtigen Straße, der als Zufahrt zu der virtuellen Mautstelle fungiert, erforderlichen Datensätze. Durch diese Minimierung wird auch für den Fall der Existenz anderer Straßen in der Nähe der Mautstelle der Rechen- und Zeitaufwand zur Herbeiführung einer Entscheidung, ob sich ein Fahrzeug auf der gebührenpflichtigen oder der anderen Straße der Mautstelle nähert, wesentlich verringert. Gleichzeitig verringert sich auch der erforderliche Speicherplatz für die Daten im Fahrzeug.

Vorteilhafterweise kann durch die geeignete Vorgabe von maximal zulässigen Messfehlerwahrscheinlichkeiten für einzelne Positionsangaben für Referenzpunkte oder für Wertangaben für einzelne Straßenparameter eine gewünschte Qualität der Entscheidung, ob sich das Fahrzeug auf der gebührenpflichtigen Straße bewegt oder nicht, realisiert werden. Dies gilt sowohl für den Fall, dass außer der gebührenpflichtigen Straße keine andere Straße in den Toleranzbereich der Mautstelle führt, wie auch für den Fall, dass eine andere Straße dort hineinführt.

Vorteilhafterweise werden die Verläufe von sowohl der gebührenpflichtigen wie auch der anderen Straße durch Wertangaben für die bereits erwähnten Straßenparameter an den Referenzpunkten auf diesen Straßen repräsentiert. Bei diesen Straßenparametern handelt es sich zum Beispiel um die Fahrtrichtung des Fahrzeugs beziehungsweise die Richtung der Fahrbahn, eine vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke, die barometrische Höhe oder die Neigung der Straßenoberfläche, jeweils an einem Referenzpunkt. Wertangaben zu diesen Straßenparametern ermöglichen vorteilhafterweise eine einfache Unterscheidung zwischen der gebührenpflichtigen und der anderen Straße.

Vorteilhafterweise erfolgt die Überprüfung auf Überlappung der Toleranzbereiche sukzessive in Fahrtrichtung rückwärts, beginnend ab der Position der Mautstelle beziehungsweise ab deren Toleranzbereich. Unter der Voraussetzung, dass die gebührenpflichtige und die andere Straße ausgehend von der Mautstelle beziehungsweise deren Toleranzbereich in Fahrtrichtung rückwärts mit zunehmender Entfernung von der Mautstelle zunehmend divergieren, führt die vorgeschlagene Vorgehensweise am schnellsten zu einer Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das heißt, es wird am schnellsten derjenige Datensatz aus der ersten oder zweiten Vielzahl von Datensätzen gefunden, der eine eindeutige Unterscheidung zwischen den beiden Straßen ermöglicht. Wenn nicht nur eine, sondern eine Mehrzahl von nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straßen in den Toleranzbereich um die geografischen Position der virtuellen Mautstelle münden, ist das erfindungsgemäße Verfahren für jede dieser Straßen in Bezug auf die gebührenpflichtige Straße separat durchzuführen. Das Gleiche gilt für Äste von Verzweigungen der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße, die auftreten, bevor an zuvor geprüften Referenzpunkten eine Unterscheidung zwischen der gebührenpflichtigen und der anderen Straße möglich war.

Wenn also mehrere nicht- oder anders gebührenpflichtige Straßen in den Toleranzbereich um die Mautstelle münden oder wenn mindestens eine dieser Straßen ungünstig gelegene Verzweigungen aufweist, dann resultieren aus dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Mehrzahl von aus der ersten oder zweiten Vielzahl von Datensätzen vorläufig ausgewählten Datensätzen. Die Anzahl dieser vorläufig ausgewählten Datensätze entspricht Idealerweise der Anzahl der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straßen, die in den Toleranzbereich um die Mautstelle münden zuzüglich der Anzahl der auszuwertenden Äste von Verzweigungen. Vorteilhafterweise kann diese Anzahl der vorläufig ausgewählten Datensätze in bestimmten Fällen noch weiter reduziert werden. Diese Fälle sind dann gegeben, wenn einzelne der anderen Straßen oder deren Verzweigungsäste gleich mehrfach, das heißt von mehreren unterschiedlichen Datensätzen aus der ersten oder zweiten Vielzahl als nicht identisch mit der gebührenpflichtigen Straße deklariert beziehungsweise von einer Identität mit der gebührenpflichtigen Straße ausgeschlossen werden.

Wenn der gemäß der Erfindung zu betrachtende Abschnitt der gebührenpflichtige Straße Zufahrten aufweist, welche in Fahrtrichtung rückwärts gesehen, in einer Entfernung zu der Mautstelle auftreten, die geringer ist, als die Entfernung eines Referenzpunktes auf der gebührenpflichtigen Straße, bei dem eine Deklaration der anderen Straße als nicht identisch mit der gebührenpflichtigen Straße möglich ist, so ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für die Konstellation gebührenpflichtige Straße – andere Straße, sondern auch für jede mögliche Konstellation Zufahrt – andere Straße durchzuführen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die andere, nicht- oder anders gebührenpflichtige Straße nicht mit einer dieser Zufahrten identisch ist.

Oben wurde bereits erwähnt, dass die geeignete Vorgabe von maximal zulässigen Messfehlerwahrscheinlichkeiten die Qualität der Entscheidung beeinflusst, mit welcher festgestellt wird, ob sich ein Fahrzeug auf der gebührenpflichtigen oder der anderen Straße befindet. Vorteilhafterweise werden dabei zwei Qualitäten unterschieden, die jeweils mit getrennten Wahrscheinlichkeitswerten behaftet sein können. Zum einen handelt es sich dabei um die Fehlerwahrscheinlichkeit für die Entscheidung, dass der Fahrer eines Fahrzeugs die Maut bezahlen muss, weil festgestellt wurde, dass sein Fahrzeug die gebührenpflichtige Straße befahren hat. Zum anderen handelt es sich dabei um die Fehlerwahrscheinlichkeit für die Entscheidung, dass der Fahrer eines Fahrzeugs keine Maut bezahlen muss, weil festgestellt wurde, dass sein Fahrzeug die gebührenpflichtige Straße nicht befahren hat.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm zum Durchführen des beanspruchten Verfahrens sowie durch einen Datenträger mit diesem Computerprogramm gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteilen.

Der Beschreibung sind insgesamt sechs Figuren beigefügt.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung von Funktionsblöcken zur Erläuterung des Hintergrundes der Erfindung;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

3 eine Darstellung zur Erläuterung der Begriffe "Toleranzbereich" und "Messfehlerwahrscheinlichkeit";

4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;

5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Erfindung wird nachfolgend in Form verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben.

1 veranschaulicht ein Anwendungsbeispiel für die vorliegenden Erfindung, welches geeignet ist, nochmals die der Erfindung zugrunde liegende Problematik aufzuzeigen. Das Bezugszeichen B1 repräsentiert einen Block, mit dem Messdaten, welche die aktuelle Position eines Fahrzeugs beschreiben, bereitgestellt werden. Demgegenüber repräsentiert das Bezugszeichen B2 einen Block, mit dem mindestens ein erfindungsgemäß generierter Datensatz zur Repräsentation für zumindest einen Abschnitt einer gebührenpflichtigen Straße, der als Zufahrt zu einer virtuellen Mautstelle der gebührenpflichtigen Straße fungiert, bereitgestellt wird. Vereinfacht beziehungsweise anschaulich ausgedrückt beschreibt dieser mindestens eine Datensatz eine digitale Straßenkarte für den besagten Straßenabschnitt. In dem in 1 gezeigten Anwendungsbeispiel dienen sowie die Messdaten wie auch der mindestens eine Datensatz als Eingangsgrößen für einen durch das Bezugszeichen B3 repräsentierten Algorithmus, welche beide Eingangsgrößen miteinander abgleicht, um letzten Endes eine Entscheidung E mit einer vorbestimmten Qualität Q darüber zu treffen, ob sich das Fahrzeug über den besagten Straßenabschnitt auf die virtuelle Mautstelle zu bewegt beziehungsweise diese passiert hat oder nicht.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine möglichst minimale Anzahl von Datensätzen zu generieren, welche den besagten Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße so repräsentieren, dass die Entscheidung über das Befahren der gebührenpflichtigen Straße mit der gewünschten Qualität Q getroffen werden kann.

In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, welches die Situation repräsentiert, dass außer der gebührenpflichtigen Straße keine andere Straße in einen Toleranzbereich T um die Mautstelle M führt. In diesem Fall besagt das beanspruchte Verfahren, dass der Abschnitt A der gebührenpflichtigen Straße, der zu der Zufahrt der virtuellen Mautstelle M führt, bereits durch einen einzigen Datensatz zur Entscheidungsfindung hinreichend genau bestimmt ist. Genauer gesagt, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, in diesem Fall lediglich einen die Mautstelle repräsentierenden Datensatz zu generieren. Dieser Datensatz enthält die geografische Position der Mautstelle M und eine ihr zugeordnete Fahrtrichtung (siehe Pfeilrichtung), in welcher die Mautstelle von dem Fahrzeug passiert werden muss. Außerdem enthält der Datensatz Angaben zu Toleranzbereichen und maximal zulässigen Messfehlerwahrscheinlichkeiten für die geografische Position und die Fahrtrichtung. Diese Informationen alleine sind hinreichend, um den Algorithmus B3 in die Lage zu versetzen, die Entscheidung E mit der gewünschten Qualität Q zu treffen.

3 veranschaulicht die Begriffe "Toleranzbereich T" und "Messfehlerwahrscheinlichkeit W*". Zum Verständnis dieser Begriffe wird davon ausgegangen, dass jedes Messgerät, welches zum Beispiel eine geografische Position oder einen Straßenparameter, wie zum Beispiel die Richtung der Straße an einem bestimmten Punkt messtechnisch erfasst, eine individuelle Ungenauigkeit aufweist. Dies bedeutet, dass das Messgerät bei der messtechnischen Erfassung einer realen Position x0 Messwerte x liefert, die mit einer für das jeweilige Messgerät charakteristischen Verteilung, in der Regel einer Gaußverteilung G wie sie in 3 dargestellt ist, um die reale Position x0 schwanken beziehungsweise um diese verteilt sind. Die individuellen Gaußverteilungen unterschiedlicher Messgeräte unterscheiden sich insbesondere in ihren individuellen Streuungen beziehungsweise Standardabweichungen. Die in 3 gezeigte Gaußverteilung G gibt an, wie groß die Wahrscheinlichkeit dafür ist, dass ein tatsächlich gemessener Messwert x den tatsächlich zu messenden Wert x0 genau trifft beziehungsweise mit welcher Wahrscheinlichkeit er in einem bestimmten Toleranzbereich um diesen realen Positionswert x0 schwankt. Anders ausgedrückt: Ein tatsächlich gemessener Messwert x liegt mit einer Messfehlerwahrscheinlichkeit von W* innerhalb des Intervalls -x* ≤ x0 ≤ +x* um die reale Position x0. Dabei bezeichnet das besagte Intervall einen vorgegebenen Toleranzbereich im Sinne der Erfindung. Unter der Annahme, dass die bei Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Messgeräte, welche die Messwerte aus Block B1 gemäß 1 bereitstellen, in der Regel unterschiedliche Verteilungen G aufweisen, ist es für die Gewährleistung der gewünschten Qualität der Entscheidung E nicht ausreichend, alleine den Toleranzbereich T für eine Positionsmessung beziehungsweise für eine Wertangabe eines Straßenparameters vorzugeben. Vielmehr ist es dafür außerdem erforderlich, eine maximal zulässige Messfehlerwahrscheinlichkeit W* für jede Positions- beziehungsweise Wertangabe zu definieren. Bei der Berechnung der Entscheidung E in dem Algorithmus B3 multiplizieren sich dann die vorgegebenen und eingehaltenen Messfehlerwahrscheinlichkeiten aller von dem Algorithmus berücksichtigten Positions- oder Wertangaben zu einer Gesamtfehlerwahrscheinlichkeit, welche im Rahmen der gewünschten Qualität Q der Entscheidung liegen muss. Die für einzelne Positions- oder Wertangaben vorgegebenen Messfehlerwahrscheinlichkeiten sind dementsprechend zu dimensionieren.

4 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist dort die gebührenpflichtige Straße S mit der Mautstelle M und dem der Mautstelle zugeordneten Toleranzkreis T zu erkennen. Es wird angenommen, dass sich ein Fahrzeug in Pfeilrichtung auf der Straße S auf die Mautstelle M zu bewegt. Sobald für die reale Position des Fahrzeugs ein Messwert ermittelt wird, welcher innerhalb des Toleranzbereiches T liegt, wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass das Fahrzeug tatsächlich auf der gebührenpflichtigen Straße S die Mautstelle M passiert und damit mautpflichtig wird.

Für das in 4 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel lässt sich diese Aussage jedoch insbesondere bei alleiniger Berücksichtigung des die Mautstelle M repräsentierenden Datensatzes, nicht zweifelsfrei treffen. Ursache dafür ist eine andere, insbesondere nicht- oder anderes gebührenpflichtige Straße S1, welche ebenfalls in beziehungsweise durch den Toleranzbereich T der Mautstelle M führt. Aufgrund der durch den Toleranzbereich T repräsentierten Messunsicherheit für die geografischen Position der Mautstelle M kann nun nicht mehr eindeutig unterschieden werden, ob sich ein Fahrzeug zum Beispiel konkret an der Position der Mautstelle M oder an einem Referenzpunkt R0' auf der Straße S1 befindet. Auch eine Auswertung der Fahrtrichtungen an beiden Punkten ist nicht zielführend, das heißt ermöglicht keine konkrete Unterscheidung, weil die beiden Fahrtrichtungen aufgrund der Verläufe der gebührenpflichtigen Straße S in dem Punkt M und der anderen Straße S1 in dem Referenzpunkt R0' parallel verlaufen. Zumindest wären an den genannten Positionen eventuelle Unterschiede in den Fahrtrichtungen so gering, dass sie im Rahmen der den Wertangaben für die Fahrtrichtungen als Straßenparametern jeweils zugeordneten Toleranzbereichen (in 4 nicht gezeigt) nicht unterscheidbar sind.

Um in einer derartigen Situation dennoch eine eindeutige Unterscheidung zwischen der gebührenpflichtigen Straße S und der anderen Straße S1 treffen zu können, wird erfindungsgemäß folgendes Verfahren vorgeschlagen:

Zunächst muss für eine derartige Situation der Verlauf des Abschnitts A der gebührenpflichtigen Straße, der als Zufahrt zu der virtuellen Mautstelle M führt, durch eine erste Vielzahl von Datensätzen repräsentiert werden: Gleichzeitig ist eine zweite Vielzahl von Datensätzen vorzusehen, welche den Verlauf von zumindest einem Abschnitt B der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße S1 repräsentiert, der ebenfalls in den Toleranzbereich T um die Mautstelle M führt.

Jeder Datensatz aus der ersten beziehungsweise zweiten Vielzahl repräsentiert den Verlauf der jeweiligen Straße an einem bestimmten Referenzpunkt R0, R1, R2, R0', R1', R2'. Der Referenzpunkt R0 entspricht der Mautstelle M. Neben der geografischen Position des ihm jeweils individuell zugeordneten Referenzpunktes umfasst ein Datensatz optional weiterhin eine Wertangabe für mindestens einen Straßenparameter an dem jeweiligen Referenzpunkt, um den Verlauf der Straße dort näher zu beschreiben. Bei den Straßenparametern kann es sich zum Beispiel neben der bereits erwähnten Fahrtrichtung, angegeben zum Beispiel in einer Himmelsrichtung, auch um eine von dem Fahrzeug bis zu dem Referenzpunkt zurückgelegte Wegstrecke, die barometrische Höhe der Straße am Referenzpunkt, das Vibrationsspektrum der Straßenoberfläche am Referenzpunkt, die Abschattung von Satelliten in bestimmten Richtungen und/oder die seitliche Neigung der Straßenoberfläche an dem Referenzpunkt handeln.

Die Anzahl der so definierten Datensätze in der ersten Vielzahl zur Beschreibung des Abschnittes A und in der zweiten Vielzahl zur Beschreibung des Abschnittes B kann jeweils sehr groß sein. Nicht alle diese Datensätze sind jedoch für eine eindeutige Unterscheidung der gebührenpflichtigen Straße S von der anderen Straße S1 erforderlich. Erfindungsgemäß wird deshalb ein Verfahren vorgeschlagen, um letzten Endes aus der ersten Vielzahl von Datensätzen vorzugsweise nur einen einzigen Datensatz auszuwählen, welcher geeignet ist, die besagte Unterscheidung sicher treffen zu können.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß überprüft, welche der Datensätze aus der ersten Vielzahl und aus der zweiten Vielzahl jeweils insofern ein Paar bilden, als dass ihre Referenzpunkte R0, R1, R2; R0', R1', R2' innerhalb des Toleranzbereiches T der Mautstelle liegen oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Entfernung zu der geografischen Position der Mautstelle aufweisen. In 4 sind derartige Datensatzpaare durch die Paare von Referenzpunkten R0-R0', R1-R1' und R2-R2' veranschaulicht. Es werden dann die den Positionsangaben und den Wertangaben für die Straßenparameter zugeordneten Toleranzbereiche der Datensätze, die jeweils ein Paar bilden, auf eine eventuell vorhandene Überlappung hin überprüft.

In 4 ist eine Überlappung der Toleranzbereiche für die geometrischen Positionen der Referenzpunkte R0-R0' und R1-R1' zu erkennen. Wie bereits gesagt, ist auch eine Unterscheidung der gebührenpflichtigen von der anderen Straße S1 an den Referenzpunkten R0 und R0' auch aufgrund der parallelen Fahrtrichtung, angedeutet durch die Pfeile in diesen Punkten, nicht möglich. An den Referenzpunkten R1 und R1' wäre eventuell eine Unterscheidung der beiden Straßen möglich, wenn die durch die Pfeile in diesen Punkten angedeuteten Straßenrichtungen so stark voneinander abweichen würden, dass sich die in 4 nicht gezeigten Toleranzbereiche für diese Fahrtrichtungen nicht überlappen würden. Wenn dies der Fall wäre, dann würde erfindungsgemäß der dem Referenzpunkt R1 zugeordnete Datensatz aus der ersten Vielzahl von Datensätzen zumindest vorläufig neben dem die Mautstelle repräsentierenden Datensatz als Repräsentant für den Abschnitt A ausgewählt werden.

Wenn jedoch eine Überlappung nicht nur der Toleranzbereiche an den Referenzpunkten R1 und R1', sondern auch der Toleranzbereiche für die Fahrtrichtungen festgestellt werden würde, wäre der dem Referenzpunkt R1 zugeordnete Datensatz nicht für die Repräsentation des Abschnittes A geeignet. Es wäre dann erforderlich, in einer größeren Entfernung von der Mautstelle M nach einem Paar von Datensätzen zu suchen, bei dem keinerlei Überlappung ihrer Toleranzbereiche festgestellt wird. In 4 ist ein solches Paar durch die diesen Datensätzen zugeordneten Referenzpunkte R2 und R2' veranschaulicht. Wie aus 4 ersichtlich ist, haben die Straßenverläufe in diesen beiden Punkten jeweils eine stark unterschiedliche Richtung, symbolisiert durch die jeweiligen Pfeile in diesen Punkten und außerdem findet keine Überlappung der Toleranzbereiche für die Positionen der Referenzpunkte R2 und R2', angedeutet durch die gestrichelten Kreise, statt. In diesem Fall wäre dann der dem Referenzpunkt R2 zugeordnete Datensatz zusammen mit dem der virtuellen Mautstelle M zugeordneten Datensatz geeignet, den Abschnitt A der gebührenpflichtigen Straße S zu repräsentieren.

Vorteilhafterweise erfolgt die Überprüfung der Datensatzpaare, wie soeben beschrieben, ausgehend von der Mautstelle M in Fahrtrichtung rückwärts auf der gebührenpflichtigen Straße S; die Fahrtrichtung auf dir gebührenpflichtigen Straße ist durch die dort eingezeichneten Pfeile gekennzeichnet. Bei dieser sukzessiven Vorgehensweise wird jeweils als nächstes dasjenige Paar von Datensätzen auf Überlappung ihrer Toleranzbereiche überprüft, deren Referenzpunkte der virtuellen Mautstelle M am nächsten liegen. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass sie bei, wie in 4 gezeigt, divergierenden Verläufen der gebührenpflichtigen Straße S und der anderen Straße S1 das Auffinden eines geeigneten Datensatzpaares, deren Toleranzbereiche sich nicht überlappen, am schnellsten ermöglicht.

5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die andere Straße S1 eine Verzweigung Z in Fahrtrichtung gesehen rückwärts aufweist, bevor ein Paar von Datensätzen gefunden werden konnte, welches keine Überlappung ihrer Toleranzbereiche aufweist und deshalb zur Unterscheidung der beiden Straßen S und S1 geeignet wäre. In derartigen Fällen sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass die oben unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Vorgehensweise für jeden in die Verzweigung Z mündenden Äste Z1, Z2 der anderen Straße S1 separat durchgeführt werden muss. Führt man diese Vorgehensweise zunächst für die gebührenpflichtige Straße S und den ersten Ast Z1 durch, so sind bei dem in 5 gezeigten Beispiel zunächst die den Referenzpunkt R1 und R1'' zugeordneten Datensätze miteinander zu vergleichen. Dabei zeigt sich, dass sich die den geografischen Positionen dieser beiden Referenzpunkte zugeordneten Toleranzbereiche überlappen. Allerdings sind die durch die Pfeile in diesen beiden Punkten angedeuteten Richtungen der Straßen in diesen beiden Punkten so stark unterschiedlich, dass aufgrund der Richtungen eine Unterscheidung der beiden Straßen möglich wäre. Zur Unterscheidung des ersten Astes Z1 von der gebührenpflichtigen Straße S wird deshalb erfindungsgemäß der dem Referenzpunkt R1 zugeordnete Datensatz als Repräsentant für den Abschnitt A vorläufig ausgewählt. Dieser Datensatz ist jedoch zur Unterscheidung des zweiten Astes Z2 der anderen Straße S1 von der gebührenpflichtigen Straße S nicht geeignet, weil nicht nur die geografischen Positionen der beiden Referenzpunkt R1 und R1' zu nahe beieinander liegen, sondern weil auch die Richtungen der Straßenverläufe in diesen beiden Punkten keine Unterscheidung zulassen. Denkbar wäre eventuell eine Unterscheidung in diesen Punkte aufgrund anderer der oben genannten Straßenparameter; dieser Fall soll jedoch bei dem in 5 gezeigten Beispiel außer Betracht bleiben.

Weil also die den Referenzpunkten R1 und R1' zugeordneten Datenträger keine Unterscheidung zwischen dem zweiten Ast Z2 und der gebührenpflichtigen Straße S zulassen, ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderlich, ein zur Unterscheidung geeignetes Datensatzpaar in größerer Entfernung von der Mautstelle M zu suchen. Ein solches Datensatzpaar würde sich beispielsweise in den den Referenzpunkten R2 und R2' zugeordneten Datensätzen finden. Die den geografische Positionen dieser Referenzpunkte zugeordneten Toleranzbereiche zeigen zwar eine Überlappung, aber die Straßen in diesen beiden Referenzpunkten verlaufen in stark unterschiedlicher Richtung. Bei einer Unterstellung, dass diese Richtungen so stark unterschiedlich sind, dass keine Überlappung der diesen Richtungen zugeordneten Toleranzbereiche vorliegt, würde dann der dem Referenzpunkt R1 zugeordnete Datensatz zusammen mit dem der Mautstelle zugeordneten Datensatz als geeigneter Repräsentant für eine Unterscheidung des Abschnitts A der gebührenpflichtigen Straße S von dem zweiten Zweig Z2 ebenfalls vorläufig ausgewählt werden.

Bei der in 5 gezeigten Konstellation der Straßenverläufe wurden, wie beschrieben, insgesamt zwei Datensätze, nämlich die den Referenzpunkten R1 und R2 zugeordneten Datensätze vorläufig ausgewählt. In diesen Fällen ist es empfehlenswert zu überprüfen, ob wirklich alle vorläufig ausgewählten Datensätze für die Unterscheidung aller Äste Z1, Z2 von der gebührenpflichtigen Straße erforderlich sind. Diese Notwendigkeit ist dann nicht gegeben, wenn ein in der Regel später ausgewählter Datensatz, das heißt ein Datensatz, dessen Referenzpunkt eine größere Entfernung zu der Mautstelle M aufweist als der Referenzpunkt eines zuvor ausgewählten Datensatzes, nicht nur einen Ast beziehungsweise eine andere Straße S1, sondern gleichzeitig mehrere Äste oder andere Straßen von der gebührenpflichtigen Straße unterscheidbar macht beziehungsweise sie als nicht identisch mit der gebührenpflichtigen Straße deklariert.

Bei dem in 5 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel trifft dies auf den dem Referenzpunkt R2 zugeordneten Datensatz zu. Er ermöglicht nicht nur, wie bereits oben beschrieben, eine Unterscheidung des zweiten Astes Z2, sondern auch eine Unterscheidung des ersten Zweiges Z1 von der gebührenpflichtigen Straße S. Dies liegt darin begründet, weil die den Referenzpunkten R2 und R2'' zugeordneten Datensätze weder einer Überlappung ihrer ihren Referenzpunkten zugeordneten Toleranzbereiche, noch eine Überlappung ihrer den jeweiligen Fahrtrichtungen zugeordneten Toleranzbereiche (in 5 nicht gezeigt) zeigen. Damit wird der zuvor vorläufig ausgewählte, dem Referenzpunkt R1 zugeordnete Datensatz zur Unterscheidung des ersten Astes Z2 von der gebührenpflichtigen Straße S überflüssig und wird vorzugsweise aus der Repräsentation für die gebührenpflichtigen Straße S gestrichen; es entsteht eine Menge von endgültig ausgewählten Datensätzen. Durch diese beschriebene Vorgehensweise lässt sich also die insgesamt zur Repräsentation des Abschnitts A erforderliche Anzahl an Datensätzen und damit auch der Rechen- und Zeitaufwand zur Herbeiführung der Entscheidung E weiter reduzieren.

6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es unterscheidet sich von dem in 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass eine erste und eine zweite Auffahrt Y1, Y2 in einer Entfernung in Fahrtrichtung rückwärts zu der Mautstelle M vorhanden ist, die kleiner ist als der Abstand eines Referenzpunktes R3, dessen Datensatz erstmalig eine Unterscheidung zwischen der anderen Straße S1 und der gebührenpflichtigen Straße S ermöglicht. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es dabei unbeachtlich, ob diese Auffahrten Y1 und Y2 ihrerseits mautpflichtig sind oder nicht. Es wird jedoch unterstellt, dass von der Straße S1 keine Auffahrt auf die Auffahrt Y1 besteht. Bei einer derartigen Konstellation der Straßenverläufe ist es erforderlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht nur auf die andere Straße S1 in Bezug auf die gebührenpflichtige Straße S, sondern auch auf die Auffahrt Y1 in Bezug auf die andere Straße S1 und auf die zweite Auffahrt Y2 in Bezug auf die andere Straße S1 individuell durchgeführt wird. Konkret bedeutet dies, dass für jede der genannten Konstellationen geeignete Datensatzpaare gefunden werden müssen, deren Toleranzbereiche für zumindest eine Positionsangabe oder Wertangabe für einen Straßenparameter keine Überlappung aufweisen.

Bei dieser Vorgehensweise werden dann die den Referenzpunkten R3, R3' und R3'' zugeordneten Datensätze der gebührenpflichtigen Straße sowie der ersten und zweiten Auffahrt Y1, Y2 vorläufig ausgewählt werden. Es ist dann wiederum sinnvoll zu prüfen, ob einzelne aus der Mehrzahl der so vorläufig ausgewählten Datensätze eventuell überflüssig sind. Bei dem in 6 gezeigten Straßenverlauf wäre jedoch keiner der drei vorläufig ausgewählten Datensätze überflüssig, weil jeder einzelne dieser Datensätze eine sichere Unterscheidung der Straße, auf der sich der ihm zugeordnete Referenzpunkt R3, R3', R3'' befindet, von der anderen Straße S1 gewährleistet. Mit der beschriebenen Vorgehensweise bei Vorhandensein von mindestens einer Auffahrt auf die gebührenpflichtige Straße S wird jeweils eine sichere Entscheidung darüber ermöglicht, ob sich ein Fahrzeug auf der gebührenpflichtigen Straße befindet oder auf der anderen Straße R. Diese Information wird zur Erhöhung der Qualität Q der gesuchten Entscheidung E von dem Algorithmus B3 gemäß 1 vorzugsweise mit berücksichtigt.

Das Verfahren ist grundsätzlich dann beendet, wenn alle nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straßen R oder alle Äste Z1, Z2 durch die Auswahl geeigneter Datensätze eindeutig von zumindest einem Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße S, der als Zufahrt zu der Mautstelle M fungiert, unterschieden werden können. Kann mindestens eine der anderen Straßen oder deren Verzweigungen nicht durch einen ausgewählten Datensatz als identisch mit der gebührenpflichtigen Straße ausgeschlossen werden, bevor diese andere Straße oder diese Verzweigung mit der gebührenpflichtigen Straße zusammenläuft, dann ist mit den gegebenen Messeinrichtungen, deren Toleranzbereichen und deren Fehlentscheidungswahrscheinlichkeiten eine Entscheidung, dass eine Maut gezahlt werden muss, nicht möglich. Das Verfahren liefert dann keine geeignete Datensatzauswahl.

Ob das erfindungsgemäße Verfahren eine endliche und sinnvolle Menge von ausgewählten Datensätzen liefert, hängt ganz wesentlich von der Wahl der geografische Position der virtuellen Mautstelle M ab. Diese wird vorzugsweise so gewählt, dass möglichst wenig andere Straßen S1 mit möglichst wenigen in Fahrtrichtung rückwärts betrachteten Verästelungen ihren Toleranzbereich T schneiden. Bei einer derartigen Positionierung der virtuellen Mautstelle wird eine schnelle Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet. Verlaufen die gebührenpflichtige Straße S und die andere Straße S1 in der Realität jedoch so ungünstig, dass sich eine geeignete geografische Position für eine virtuelle Mautstelle nicht finden lässt, so ist es empfehlenswert, die geografische Position der virtuellen Mautstelle durch ein Erkennungssignal zu kennzeichnen, welches von einer an der Position der virtuellen Mautstelle aufgestellten Bake ausgesendet wird. Das Problem, das die Position der gebührenpflichtigen Straße S von der Position der anderen Straße 51 im Bereich der Mautstelle nicht unterschieden werden kann, wird dann durch dieses Erkennungssignal, welches eindeutig der gebührenpflichtigen Straße zugeordnet ist, gelöst beziehungsweise umgangen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. Dieses Computerprogramm kann auf einem Datenträger abgespeichert sein. Bei dem Datenträger kann es sich um eine Diskette, eine Compact Disc, einen sogenannten Flash-Memory oder dergleichen handeln. Das auf dem Datenträger abgespeicherte Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden verkauft werden. Das Computerprogramm kann jedoch auch ohne die Zuhilfenahme eines Datenträgers über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet, als Produkt an einen Kunden übertragen und verkauft werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Generieren von mindestens einem Datensatz, welcher zumindest einen Abschnitt (A) einer gebührenpflichtigen Straße (S), der als Zufahrt zu einer virtuellen Mautstelle (M) der gebührenpflichtigen Straße (S) fungiert, repräsentiert;

    dadurch gekennzeichnet, dass

    der Abschnitt (A) durch einen Datensatz repräsentiert wird, welcher die Mautstelle (M) mindestens in Form ihrer geographischen Position und optional zusätzlich in Form einer ihr zugeordneten Fahrtrichtung, in welcher die Mautstelle (M) von einem Fahrzeug passiert werden muss, mit Angabe von Toleranzbereichen (T) und vorgegebenen maximal zulässigen Messfehlerwahrscheinlichkeiten (W*) für die geographische Position und die Fahrtrichtung beschreibt, insbesondere wenn außer der gebührenpflichtigen Straße (S) keine andere Straße in den Toleranzbereich (T) der Mautstelle führt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn mindestens eine andere, insbesondere nicht- oder anders gebührenpflichtige, Straße (S1) in den Toleranzbereich (T) um die virtuelle Mautstelle (M) führt – der Abschnitt (A) der gebührenpflichtigen Straße (5) neben dem Datensatz für die Mautstelle (M) durch mindestens einen weiteren Datensatz repräsentiert wird, und das Verfahren weiterhin folgende Schritte zur Bestimmung dieses weiteren Datensatzes umfasst:

    Vorgeben einer ersten Vielzahl von Datensätzen, welche den Verlauf des Abschnitts (A) der gebührenpflichtigen Straße repräsentiert und welche den die virtuelle Mautstelle (M) repräsentierenden Datensatz mit umfasst;

    Vorgeben einer zweiten Vielzahl von Datensätzen, welche den Verlauf von zumindest einem Abschnitt (B) der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße (S1) repräsentiert, der ebenfalls in den Toleranzbereich (T) um die Mautstelle (M) führt;

    wobei jeder Datensatz aus der ersten bzw. zweiten Vielzahl die geographische Position eines dem Datensatz individuell zugeordneten Referenzpunktes (R0, R1, R2, R3, R0', R1' ...) mit definierter Entfernung zu der geographischen Position der virtuellen Mautstelle (M) auf dem Abschnitt (A) der gebührenpflichtigen bzw. nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße und optional weiterhin eine Wertangabe für mindestens einen Straßenparameter an dem Referenzpunkt sowie Toleranzbereichsangaben und jeweils vorgegebene maximal zulässige Messfehlerwahrscheinlichkeiten für die Position des Referenzpunktes und der Wertangaben umfasst;

    Überprüfen, ob sich der Toleranzbereich (T1) für den Referenzpunkt (R1) oder für Wertangaben für einen Straßenparameter aus einem Datensatz aus der ersten Vielzahl mit dem Toleranzbereich (T1') für den Referenzpunkt (R1') oder für Werte für einen gleichartigen Straßenparameter aus einem Datensatz aus der zweiten Vielzahl überlappt, wenn die den beiden Datensätzen jeweils zugeordneten Referenzpunkte (R1, R1') entweder innerhalb des Toleranzbereiches T um die Mautstelle liegen oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Entfernung zu der geographischen Position der Mautstelle (M) aufweisen; und

    Vorläufiges Auswählen desjenigen Datensatzes aus der ersten Vielzahl von Datensätzen – zusätzlich zu dem Datensatz für die Mautstelle – als den für die Repräsentation des Abschnittes (A) der gebührenpflichtigen Straße erforderlichen weiteren Datensatz, für den im Rahmen des vorherigen Überprüfungsschrittes keine Überlappung des seinem Referenzpunkt (R1) und/oder seinen Wertangaben zugeordneten Toleranzbereiches (T1) mit dem verglichenen Toleranzbereich aus der zweiten Vielzahl festgestellt wurde und dessen Referenzpunkt (R1) im Vergleich zu den Referenzpunkten (R2) anderer Datensätze aus der ersten Vielzahl, für die im Rahmen der Überprüfung ebenfalls keine Überlappung ihrer Toleranzbereiche mit den verglichenen Toleranzbereichen festgestellt wurde, am nächsten zu der Position der Mautstelle (M) liegt; oder

    Vorläufiges Auswählen desjenigen Datensatzes aus der zweiten Vielzahl von Datensätzen als den für die Repräsentation des Abschnittes (A) der gebührenpflichtigen Straße – zusätzlich zu dem Datensatz für die Mautstelle – erforderlichen weiteren Datensatz, für den im Rahmen des vorherigen Überprüfungsschrittes keine Überlappung des seinem Referenzpunkt (R1') und/oder seinen Wertangaben zugeordneten Toleranzbereiches (T1') mit dem verglichenen Toleranzbereich aus der ersten Vielzahl festgestellt wurde und dessen Referenzpunkt (R1') im Vergleich zu den Referenzpunkten (R2') anderer Datensätze aus der zweiten Vielzahl, für die im Rahmen der Überprüfung ebenfalls keine Überlappung ihrer Toleranzbereiche mit den verglichenen Toleranzbereichen festgestellt wurde, am nächsten zu der Position der Mautstelle (M) liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Straßenparameter beispielsweise die Fahrtrichtung des Fahrzeugs, eine von dem Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke, die barometrische Höhe, das Vibrationsspektrum der Straßenoberfläche, die Abschattung von Satteliten in bestimmten Richtungen und/oder die seitliche Neigung der Straßenoberfläche jeweils an einem Referenzpunkt repräsentiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung auf Überlappung der Toleranzbereiche sukzessive jeweils für ein Paar von bisher noch nicht geprüften Datensätzen aus der ersten und der zweiten Vielzahl erfolgt, wobei als nächstes jeweils dasjenige Paar überprüft wird, deren Referenzpunkte (R1, R1') der virtuellen Mautstelle (M) am nächsten liegen.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straßen, welche in den Toleranzbereich (T) um die geographische Position der virtuellen Mautstelle (M) führen, jeweils durch eine eigene Vielzahl von Datensätzen repräsentiert werden und die Verfahrensschritte nach Anspruch 2 für alle diese Straßen separat mit dem Ergebnis durchgeführt werden, dass zum Deklarieren von jeder dieser Straßen als nicht mit der gebührenpflichtigen Straße identisch ein weiterer Datensatz aus der ersten oder zweiten Vielzahl von Datensätzen vorläufig ausgewählt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Abschnitt der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße mindestens eine Verzweigung (Z) aufweist, jeder der in diese Verzweigungen mündenden Äste (Z1, Z2) ebenfalls durch mindestens einen eigenen Datensatz repräsentiert wird und die Verfahrensschritte nach Anspruch 2 für jeden dieser Äste (Z1, Z2) separat mit dem Ergebnis durchgeführt werden, dass für jeden dieser Äste grundsätzlich ein weiterer Datensatz aus der ersten oder zweiten Vielzahl von Datensätzen vorläufig ausgewählt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Mehrzahl vorläufig ausgewählter Datensätze aus der ersten oder zweiten Vielzahl, das Verfahren weiterhin folgende Schritte aufweist:

    Überprüfen der Notwendigkeit der Auswahl einzelner vorläufig ausgewählter Datensätze, wobei die Notwendigkeit der Auswahl dann nicht gegeben ist, wenn die durch diese Datensätze als nicht mit der gebührenpflichtigen Straße identisch deklarierten Äste der nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straße (S1) auch aufgrund anderer vorläufig ausgewählter Datensätze, insbesondere solcher mit einer größeren Entfernung zu der Mautstelle (M), als nicht identisch deklariert werden; und

    Bilden einer Menge von endgültig ausgewählten Datensätzen aus der ersten oder zweiten Vielzahl durch Entfernen der als überflüssig erkannten Datensätze aus der Menge der vorläufig ausgewählten Datensätze.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vielzahl von Datensätzen auch Datensätze umfasst, welche vorzugsweise alle insbesondere nicht- oder anders gebührenpflichtigen Zufahrten in Fahrtrichtung rückwärts auf den Abschnitt der gebührenpflichtigen Straße repräsentieren, wenn diese Zufahrten in einer Entfernung von der virtuellen Mautstelle liegen, bei der mindestens eine vorhandene nicht- oder anders gebührenpflichtige Straße, die in den Toleranzbereich der Mautstelle führt, durch Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2 noch nicht als nicht-identisch mit der gebührenpflichtigen Straße ausgeschlossen werden konnte.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte der Überprüfung auf Überlappung von Toleranzbereichen und vorläufiges Auswählen eines Datensatzes für jede Zufahrt in Bezug auf die noch nicht ausgeschlossene Straße durchgeführt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

    dass der Toleranzbereich und die maximal zulässige Messfehlerwahrscheinlichkeit (W*) für eine Positions- oder Wertangabe in einem Datensatz so gewählt werden,

    dass bei Auswahl dieses Datensatzes zur Repräsentation des Abschnittes (A) der gebührenpflichtigen Straße und bei Verwendung dieses Datensatzes in einem Algorithmus zum Entscheiden, ob sich ein Fahrzeug auf der gebührenpflichtigen Straße befindet, diese Entscheidung (E) mit einer gewünschten Qualität (Q) getroffen werden kann.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzbereich und die Messfehlerwahrscheinlichkeit so gewählt werden, dass eine Entscheidung, dass der Fahrer eines Fahrzeugs keine Maut bezahlen muss, wenn er die gebührenpflichtige Straße nicht befahren hat, mit einer ersten gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit getroffen werden kann.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzbereich und die Messfehlerwahrscheinlichkeit so gewählt werden, dass eine Entscheidung, dass der Fahrer eines Fahrzeug eine Maut bezahlen muss, wenn er die gebührenpflichtige Straße befahren hat, mit einer zweiten gewünschten Fehlerwahrscheinlichkeit getroffen werden kann.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren dann beendet ist, wenn alle nicht- oder anders gebührenpflichtigen Straßen oder alle Äste von deren Verzweigungen als nicht identisch mit der gebührenpflichtigen Straße ausgeschlossen worden sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die geografische Position der Mautstelle (M) geographisch so positioniert wird, dass die Anzahl erforderliche Durchläufe des Verfahrens bis zu dessen Beendigung möglichst gering ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die geografische Position der Mautstelle (M) durch ein Erkennungssignal angezeigt wird, welches von einer Bake an diese Position ausgesendet wird, wenn das Verfahren aufgrund eines ungünstigen Verlaufs der nichtgebührenpflichtigen Straße, welche in den Toleranzbereich der virtuellen Mautstelle führt, von sich aus nicht beendet werden würde.
  16. Computerprogramm mit Programmcode dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
  17. Datenträger gekennzeichnet durch das Computerprogramm nach Anspruch 16.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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