判定所行驶的至少一个路段是否收费的方法

1. 用于判定汽车(FAR)是否驶过至少一个收费路段的方法，其 中借助至少一个定位系统(POS)求得汽车(FAR)的位置，并且根 据求得的位置判定所行驶路段是否收费，其中汽车(FAR)具有一个 发送/接收单元(SEE)，它被用来与一个蜂窝结构的无线网(FUN) 交换数据(DAT)，其中无线网(FUN)的每个小区(ZEL)对应于至 少一个小区识别号(ZID)，并且至少在定位系统(POS)部分发生故 障时借助于至少一个小区识别号(ZID)判定汽车(FAR)所用的路 段是否收费，其特征在于，每个对应于一个收费路段的小区借助一个 表征这个小区对于识别此收费路段的重要性的计权值被计权。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，无线网的至少一个小 区(ZEL)对应于一个收费路段。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，小区识别号被传 送给汽车(FAR)的发送/接收单元(SEE)。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，无线网是一个GSM 网。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，定位系统是卫星支持 的。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，定位系统是一个GPS 系统。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成至少两个对应于 一个收费路段的小区的计权值之和，以识别收费路段。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，当计权值之和超过一 个预定的阈值时，当前行驶的路段被归类为收费的。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，小区的计权值最高对 应于分配给一个收费路段的最多小区数。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，实际通过的、对应 于一个收费路段的小区数借助于发送/接收单元(SEE)所接收的小区 识别号被计算出来，并且判定它是否超过预定的通过小区数。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，判定至少两个先后 相继被发送/接收单元接收的小区识别号是否对应于同一收费路段。
12. 收费系统(SYS)，具有至少一个用于求得汽车(FAR)位置 的定位系统(POS)，其中汽车(FAR)具有一个行驶路段识别单元 (FID)，此单元被配置来至少借助于求得的位置判定一个行驶路段是 否收费，其中行驶路段识别单元(FID)具有一个发送/接收单元(SEE)， 它被配置来与一个蜂窝结构的无线网(FUN)交换数据(DAT)，其中 无线网(FUN)的每个小区(ZEL)对应于至少一个小区识别号(ZID)， 并且行驶路段识别单元(FID)被配置来至少在定位系统(POS)部 分发生故障时借助于至少一个小区识别号(ZID)判定汽车(FAR) 所用的路段是否收费，其特征在于，行驶路段识别单元(FID)被配 置来借助一个表征小区对于识别一个收费路段的重要性的计权值对分 配给该收费路段的每个小区计权。
13. 如权利要求12所述的收费系统，其特征在于，无线网(FUN) 的至少一个小区(ZEL)对应于一个收费路段。
14. 如权利要求12或13所述的收费系统，其特征在于，该收费 系统被配置来将小区识别号传送给汽车(FAR)的发送/接收单元 (SEE)。
15. 如权利要求12所述的收费系统，其特征在于，无线网(FUN) 是一个GSM网。
16. 如权利要求12所述的收费系统，其特征在于，定位系统(POS) 是卫星支持的。
17. 如权利要求12所述的收费系统，其特征在于，定位系统是一 个GPS系统。
18. 如权利要求12所述的收费系统，其特征在于，行驶路段识别 单元(FID)被配置来形成对应于一个收费路段的至少两个小区的计 权值之和，以识别收费路段。
19. 如权利要求18所述的收费系统，其特征在于，行驶路段识别 单元(FID)被配置来当计权值之和超过一个预定的阈值时，将当前 行驶的路段归类为收费的。
20. 如权利要求12所述的收费系统，其特征在于，行驶路段识别 单元(FID)被配置来借助于发送/接收单元(SEE)所接收的小区识 别号计算出实际通过的、配置给一个收费路段的小区数，并且判定它 是否超过预定的通过小区数。
21. 如权利要求12所述的收费系统，其特征在于，行驶路段识别 单元(FID)被配置来判定至少两个先后相继被发送/接收单元接收的 小区识别号是否对应于同一收费路段。

本发明涉及一种用于确定一辆汽车是否正在驶过至少一个收费路 段的方法，其中借助至少一个定位系统求得汽车的位置，并且根据求 得的位置判定所行驶的路段是否收费。\n本发明还涉及一种收费系统，具有至少一个用来求得汽车位置的 定位系统，其中汽车具有一个行驶路段识别单元，它用来根据求得的 位置判定所行驶的路段是否收费。\n上述类型的方法及收费系统已被DE 4344433 A1公开。在这种已 知的方法中，实时的地点座标借助于一个GPS接收机获得，并且与电 子地图内部存储的公路段的入口/出口座标进行比较，当这些座标一致 时借助数字移动网将它们传送到汽车之外的计费中心，其中在计费中 心由所传输的数据计算出累计路段公里数及与此相应的公路费用。\nWO 95/20801公开了一种用于获得道路和/或交通区域的使用费 的方法和装置，其中借助于卫星支持的定位系统求得汽车的位置数据 并将其与虚拟收费位置比较。位置数据可以被传送到汽车之外的中心， 用于计算应收费用，同时费用的计算也可在汽车的收费装置中进行， 并且将求得的费用传送给中心，然后可从一个账户中划出此费用。\nWO 99/33027说明了一种求得应收费用的方法，其中汽车的实际 位置借助于卫星支持的定位系统确定，并与虚拟收费站的位置比较， 以计算费用，其中在汽车通过一个物理的收费站时建立汽车与中心收 费站之间的通信连接，以支付发生的费用。在完成付费之后收费站与 汽车之间建立一个通信连接，通过它传送已按规定付费的证明。\n已知方法的缺点在于，在所用定位系统，如GPS系统，发生故障 时不再能完成位置的获取。在此情况下在已知的收费系统中不再保证 收费。\n本发明的目的在于克服上述缺点。\n上述任务按照本发明开始所述的方法如此完成：汽车具有一个发 送/接收单元，它用于与一个蜂窝结构的无线网交换数据，其中无线网 的每个小区对应于至少一个小区识别号，并且至少在定位系统部分发 生故障时根据检测得的小区识别号判定汽车所用路段是否收费。\n由于可以借助与无线网的数据交换判定所用路段是否收费，也可 保证在主(例如卫星支持的)定位系统发生故障时完成正确的收费。 在本申请文件中主定位系统是指常规的定位系统，在其正常工作时借 助于它求得汽车位置。\n在本发明的一个优选方案中无线网的至少两个小区对应于一个收 费路段。\n在汽车的发送/接收单元中连续地检测小区识别号是有好处的。无 线网最好是一个GSM网，并且主定位系统可以是卫星支持的，例如 GPS系统。\n进一步的优点可以这样获得：每一个与路段对应的小区用一个表 征此小区对于识别此收费路段的重要性的计权值进行计权。\n为了识别一个收费路段，可以形成至少两个与此路段相对应的、 并且在发送/接收单元中接收到的小区的计权值的和，并且在计权值之 和超过一个预定阈值时此当前行驶的路段被归类为收费的。\n最好一个小区的计权值最高对应于分配给一个收费路段的最大小 区数。\n此外，实际驶过的、对应于一个收费路段的小区的数目可借助于 发送/接收单元所接收到的小区识别号计算出来，并且判定它是否超过 预定的通过小区数。\n此外可以判断至少两个先后相继被发送/接收单元所接收的小区 识别号是否是对应于同一收费路段。\n为了实现本发明所述的方法，一种基于定位的应用系统，例如开 始所述类型的收费系统特别适用，其中行驶路段识别单元除具有定位 单元外还具有一个发送/接收单元，它用于与一个蜂窝结构的无线网交 换数据，其中无线网的每个小区对应于至少一个小区识别号，并且行 驶路段识别单元被用于至少在定位系统部分发生故障时借助至少一个 小区识别号判定汽车所行驶的路段是否收费。\n在本发明所述收费系统中，无线网的至少一个小区对应于一个收 费路段，其中无线网可用于将小区识别号传送给汽车的发送/接收单 元。\n无线网最好是一个GSM网。\n如果定位系统是卫星支持的，则可获得进一步的优点，并且定位 系统最好是一个GPS系统。\n行驶路段识别单元可以被配置来利用主定位系统，对每个对应于 一个收费路段的小区用一个表征此小区对于识别此收费路段的重要性 的计权值进行计权。\n此外行驶路段识别单元可以被配置来形成对应于此路段的至少两 个小区的计权值之和，以识别收费路段。\n此外行驶路段识别单元可以被配置来为计权值之和超过一个预定 阈值时将此实际行驶路段归类为收费的。\n在本发明的一个优选方案中，行驶路段识别单元可以被配置来借 助于发送/接收单元所接收到的小区识别号计算出对应于一个收费路 段的小区数，并且判定所经过小区数是否超过预定的数目。\n为了求得收费路段，行驶路段识别单元也可以被配置来判断至少 两个先后相继发送/接收单元所接收的小区识别号是否对应于同一收 费路段。\n下面借助于附图所示几个不受局限的实施例详细说明本发明及其 它优点。附图中：\n图1示出根据本发明的一个收费系统；\n图2详细示出图1的收费系统；\n图3示出用于借助于一个无线网的小区识别数据识别出一个收费 路段的地理参考数据表；以及\n图4是本发明所述方法的流程图。\n如图1所示，根据本发明的收费系统SYS具有一个定位系统，例 如一个卫星支持的系统SAT，如已知的“全球定位系统”或缩写为 GPS系统，此系统用于求得车辆FAR的实际位置。借助于由定位系 统求得的实际位置，可以在行驶路段识别单元FID中判定实际行驶的 路段是否收费。这类装置和方法本身是已知的，例如被DE 4344433 A1 所公开。\n行驶路段识别单元FID还具有一个发送/接收单元SEE，用它可 与一个由小区ZE1，ZE2构成的无线网FUN，例如已知的GSM网交 换数据，尤其是小区识别号ZID1，ZID2，行驶路段识别单元具有一 个用于接收定位系统POS的数据的接收单元EMP，例如一个GPS模 块(图2)。如图2所示，行驶路段识别单元FID还具有一个控制器 STR，它与用于无线网的发送/接收单元SEE和用于定位系统POS的 接收单元EMP相连接。\n不失普遍性，下面参照GSM网和GPS系统来说明本发明的技术 方案。\nGSM区段数据通常不包含关于GSM网中GSM电信终端座标的 位置信息，而只包含有关于GSM终端设备当前所处接收区的GSM基 站的信息。\n由于基站的地理位置一般是不知道或不确切地知道的，由GSM 数据不能直接获得精确的或不精确的位置信息。\n由于GSM小区的微小粒子性，由GSM数据计算出的位置不能像 通常借助于定位系统完成的那样与道路和公路路段的座标进行比较。\n但借助GSM数据的定位可以基于一个在先定义的参考数据REF 来实现，它不包含位置信息，而是包含有GSM数据与收费路段的对 应关系。为使定位不依赖于GSM运营商，这种对应关系需要通过网 络已有的数据，或者通过GSM数据与由定位系统提供的数据之间的 对应关系而建立。\n对于GSM数据不存在有效性指示。已有的GSM信息可以总是被 假设为有效的。GSM数据被作为信息，多长时间和以什么强度被接收 是不考虑的。因为GSM小区的覆盖通常相对较大，GSM数据的个别 出错的消息是不会带来问题的。\nGSM数据包含的对于本发明而言重要的数据是小区识别号ZID， ZID1，ZID2，它是行驶路段识别单元FID的发送/接收单元SEE实际 所在的每个小区的“小区ID”和“区位码”。例如若发送/接收单元SEE 是西门子公司的MC35调制解调器，此信息可以用指令AT^MONI调 用。\n在这里最重要的参数是小区号ZID和区位码。此识别号可连续地 从发送/接收单元SEE传送到行驶路段识别单元FID的控制器STR。\n如图3所示，用于辅助定位-在下面按照本发明借助于GSM数 据判定汽车FAR是否位于收费路段上称为辅助定位-的地理参考数 据REF包括收费道路网的每一路段ABS，AB1，AB2，AB3，AB4。 在下面将借助于已知的定位系统判定汽车FAR是否位于收费路段上 称为主定位。\n对于每个收费路段，辅助定位的地理参考数据REF包括预定数量 的小区识别号ZID1-ZID9-例如每个路段AB1-AB4有5个小区识别 号，它们的相应区位码(LAC)，小区识别号ZID1-ZID9的计权值 GEW，以及还有一个“隧道变量”，它基于一个隧道指求所等待的主 定位系统发生故障。代表一个收费路段的主要信息是对应于该路段的 小区识别号ZID，ZID1-ZID8及其计权值GEW。地理参考数据REF 中的所有量均没有单位。\n地理参考数据REF可按图2通过一个静态的和/或动态的列表存 储在行驶路段识别单元FID中的一个与控制器STR相连接的存储器 SPR中。如果存在的话，静态列表包括有关小区识别号ZID的小区运 营商的信息，此小区识别号在一个收费路段ABS上被接收，并且此路 段已由主定位得知。静态列表用作下述情况下的解决方案：在主定位 发生一次故障时一个收费路段ABS还没有被行驶。一旦具有主定位的 汽车设备用主定位将一个已行驶的路段分类为收费的或不收费的，则 除了静态列表之外还存储一个动态列表。辅助定位的地理参考数据的 动态列表包括在使用收费路段ABS时接收到的小区识别号ZID和与 静态地理参考数据列表中在未行驶的收费路段上相同的信息。\n辅助定位对于识别是否使用一个收费路段的结果明显取决于辅助 定位的地理参考数据REF的质量。与主定位的地理参考数据不同，辅 助定位的地理参考数据REF的变化非常短暂地出现，并从而损害辅助 定位的质量。因此，当主定位的有效数据被接收且一个收费路段被识 别时，辅助定位的地理参考数据将与主定位的结果相区配。\n上述辅助定位的地理参考数据与主定位的区配不仅在小区识别 号、LAC中而且在计权时如此实现：\n(i)在一个收费路段上行驶时接收到的小区识别号被“更强地计 权”，并且\n(ii)在一个不收费路段上行驶时接收到的小区识别号被“贬值”。\n如果主定位清楚地知道行驶在收费路段上，则直至识别出下一个 行驶路程前接收到的所有小区识别号和其对应的LAC可以被存储在 一个矢量中。如果在识别出下一个行驶路段时一个新的路段被付费且 这时GPS并非长期发生故障，则所存储的小区号及其LAC以下面所 述的方法与辅助定位的地理参考数据进行比较：\n对于在主定位借助于接收到的位置数据KOO，POS1，POS2刚 才识别的路段ABS，AB1-AB4中存储的所有小区识别号找出在辅助定 位的地理参考数据REF中相应的路段ABS，AB1-AB4。可能出现以 下三种情况：\n(i)小区识别号ZID，ZID1-ZID9已经被包含在地理参考数据 REF中，并且精确对应于主定位刚才借助于位置信息KOO，POS1， POS2识别出的收费路段ABS，AB1-AB4。\n(ii)小区识别号ZID，ZID1-ZID9已经被包含在地理参考数据 REF中，然而是在另一个收费路段ABS，AB1-AB4中，以及\n(iii)小区识别号ZID，ZID1-ZID9还没有被包含在地理参考数 据REF中。\n在情况(i)中，这些小区识别号ZID，ZID1-ZID9的计权值GEW 被提高(最大为对应于一个收费路段的小区ZEL1，ZEL2的最大数目， 例如5)，并且相应的LAC被登记。\n在情况(ii)中，在主定位刚才识别的路段ABS，AB1-AB4中将 小区识别号和LAC登记到地理参考数据REF中，并且小区识别号 ZID，ZID1-ZID9的计权值GEW用一个预定的最小值-例如1-初始 化。在地理参考数据REF中的小区识别号ZID，ZID1-ZID9至今不 变的路段中小区识别号被清除。假设：在地理参考数据REF中至今对 应于小区识别号ZID，ZID1-ZID9的路段ABS，AB1-AB4包含比由 主定位刚才识别的路段ABS，AB1-AB4更少的小区识别号ZID， ZID1-ZID9。在此情况下地理参考数据REF中该路段中的小区识别号 ZID，ZID1-ZID9被保持原状，以不丢失过多的信息(这些小区识别 号ZID，ZID1-ZID9在此路段中可能是唯一的)。\n在情况(iii)中，小区识别号ZID，ZID1-ZID9没有在地理参考 数据REF中收费网的路段ABS，AB1-AB4中被找到，即它是一个新 的小区识别号ZID，ZID1-ZID9。小区识别号ZID，ZID1-ZID9及它 们的LAC将被登记到地理参考数据REF中主定位刚才识别出的路段 中。\n一个小区识别号ZID，ZID1-ZID9被登记到一个路段的完整的地 理参考数据REF中代替原信息是有优点的，其中在此路段中一个小区 识别号ZID，ZID1-ZID9具有最小的计权值。\n如果主定位证实了汽车FAR不是位于一个收费路段上，被接收并 在地理参考数据的一个路段ABS，AB1-AB4中找到的小区识别号 ZID，ZID1-ZID9被减小计权值。此计权值的减小可例如如此调节： 在一个不收费路段ABS，AB1-AB4上接收到、但是在地理参考数据 REF中被分配给一个收费路段ABS，AB1-AB4的小区识别号ZID， ZID1-ZID9的计权值GEW减小一个预定的值，例如2。这里每个小 区识别号ZID，ZID1-ZID9的最小计权值可以受一个下限值的限制， 如前所述，这个下限值可以确定为1。例如，若一个小区识别号ZID， ZID1-ZID9的计权值GEW为2，并且这个小区识别号ZID，ZID1-ZID9 在一个非收费道路上被接收，此小区识别号的计权值GEW在减小后 为1。\n行驶路段识别和动态列表的更新可以由控制器STR，例如一台相 应的编程微处理器或信号处理器完成。在每个行驶路段识别过程结束 时一个新的过程将开始，发送/接收单元SEE接收一个新的ZID， ZID1-ZID9-用于辅助定位的整个地理参考数据REF可以被存储在 一个变量-例如一个阵列-中。如果行驶路段识别过程结束，此变量 的信息可以传输到动态列表中。动态列表可以例如以文本文件的形式 以格式“.txt”存储在行驶路段识别单元FID的存储器SPR中。\n如图4所示，本发明在主定位发生故障时判别收费路段分两步进 行：\n1.将接收到的小区识别号ZID，ZID1-ZID9与辅助定位的地理 参考数据(动态列表或静态列表)中存在的小区识别号ZID， ZID1-ZID9进行比较。\n2.判定找出的一个收费路段ABS，AB1-AB4是否可以实际作为 行驶路段给出。\n按上面列出的第2点判定一个行驶路段是否收费可以像下面所述 那样完成：\n(i)在地理参考数据中对应于一个收费路段ABS，AB1-AB4的 那些小区识别号中被接收的识别号数大于一个最小值GRS，例如对应 于此收费路段的小区识别号总数的一半，在图3中用SUM表示在一 个路段ABS，AB1-AB4接收到的小区识别号数目，其中各个小区识别 号ZID，ZID1-ZID9的计权值GEW之和SUMG超过一个预定阈值 GRG，或者\n(ii)如果至少两个先后相继的小区识别号ZID，ZID1-ZID9被 分配给同一路段ABS，AB1-AB4，并且这两个小区识别号ZID， ZID1-ZID9的计权值GEW之和SUMG超过一个预定值。\n如果满足判据(i)或判据(ii)，则可以进一步判定识别出的路段 AB1是否已在同一行程上被识别过，如果不是这种情况，此被识别路 段AB1可被归类为收费的。