Onboard-Unit und Verfahren zur Funktionsüberwachung in einem Straßenmautsystem

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Onboard-Unit (2) für ein Straßenmautsystem (1) und ein Verfahren zur Funktionsüberwachung in dem Straßenmautsystem (1), wobei die Onboard-Unit (2) aus Satellitenrohdaten (r_i) fortlaufend Positionsfixe (p_i) und zugehörige Qualitätsmesswerte (q_i) erzeugt, ein Ausbleiben von Positionsfixen (p_i) über eine vorgegebene Mindestzeitspanne (δ) oder ein Abfallen von Qualitätsmesswerten (q_i) unter ein vorgegebenes Mindestqualitätsmaß (Q_min) detektiert und in diesem Fall einen zumindest den letzten Positionsfix (p_m) vor der Detektion enthaltenden Fehlerdatensatz (F) erzeugt und an eine Zentrale (13) des Straßenmautsystems (1) sendet, wo der Fehlerdatensatz (F) ausgewertet wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Onboard-Unit für ein Straßenmautsystem, mit einem Satellitennavigationsempfänger zur fortlaufenden Erzeugung von Positionsfixen und zugehörigen Qualitätsmesswerten aus Satellitenrohdaten, einem Funksendeempfänger und einem an diese Komponenten angeschlossenen Prozessor, der dafür ausgebildet ist, aus den Positionsfixen Mautdaten zu erzeugen und über den Funksendeempfänger zu senden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Funktionsüberwachung in einem Straßenmautsystem mithilfe einer solchen Onboard-Unit.

[0002] Onboard-Units (OBUs) auf Basis von Satellitennavigationssystemen (global navigation satellite systems, GNSS) können z.B. "Thick Client"-OBUs sein, welche die erzeugten Positionsfixe mit einer in der Onboard-Unit hinterlegten digitalen Straßenkarte abgleichen, dabei gebührenpflichtige Fahrstrecken ermitteln, zugehörige Mautgebühren errechnen und als Mautdaten über den Funksendeempfänger senden, aber auch "Thin Client"-OBUs, welche direkt die Positionsfixe als Mautdaten an eine Zentrale senden, die daraus die Mautgebühren berechnet. Die Funktions- und Leistungsfähigkeit solcher GNSS-OBUs hängt maßgeblich von der Qualität ihres Satellitenempfangs und der daraus bestimmten Positionsfixe ab.

[0003] Während die Abrechnung der Mautgebühren meist in der Hand des Straßenerhalters oder einer Behörde, des sog. "Toll Charger", liegt, wird die Erzeugung von Mautdaten oder das Berechnen der Mautgebühren meist als Dienstleistung durch einen "Service Provider" erbracht; der Service Provider hat dabei eine bestimmte Leistungsfähigkeit, z.B. einen bestimmten Vermautungsgrad auf einer Mautstrecke, zu garantieren.

[0004] Zur Messung der Funktions- und Leistungsfähigkeit eines Straßenmautsystems werden derzeit Flotten von Testfahrzeugen eingesetzt, die beispielsweise vorgegebene Mautstrecken stichprobenartig abfahren, um anschließend die in der Zentrale des Toll Chargers anfallenden Mautgebühren mit den Stichprobenfahrten zu vergleichen. Zur Reduktion des personellen und organisatorischen Aufwands schlägt die EP 2 665 044 alternativ dazu vor, dass der Toll Charger einzelne mautpflichtige Onboard-Units zum stichprobenartigen Sammeln von positionsbezogenen Daten und Senden als Referenzdaten direkt an die Mautzentrale des Toll Chargers auffordert, wo dieser die Referenzdaten mit den vom Serviceprovider im laufenden Betrieb erzeugten Mautgebühren vergleicht, um die Leistungsfähigkeit des Straßenmautsystems zu messen.

[0005] Die Erfindung setzt sich zum Ziel, Vorrichtungen und Verfahren zur Funktionsüberprüfung in einem Straßenmautsystem zu schaffen, welche in der Folge eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Straßenmautsystems und damit eine Erhöhung des Vermautungsgrades ermöglichen.

[0006] Dieses Ziel wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung mit einer Onboard-Unit der einleitend genannten Art erreicht, die sich auszeichnet durch

einen an den Satellitennavigationsempfänger angeschlossenen Ausfallsdetektor, welcher dafür ausgebildet ist, auf ein Ausbleiben von Positionsfixen über eine vorgegebene Mindestzeitspanne oder ein Abfallen von Qualitätsmesswerten unter ein vorgegebenes Mindestqualitätsmaß anzusprechen, und

einen an den Satellitennavigationsempfänger angeschlossenen und vom Ausfallsdetektor gesteuerten Protokollierer, welcher dafür ausgebildet ist, bei Ansprechen des Ausfallsdetektors einen Fehlerdatensatz mit zumindest dem letzten Positionsfix vor dem Ansprechen zu erzeugen,

wobei der Prozessor dafür ausgebildet ist, den Fehlerdatensatz vom Protokollierer zu empfangen und über den Funksendeempfänger zu senden.

[0007] Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zur Funktionsmessung in einem Straßenmautsystem mit einer Zentrale und zumindest einer fahrzeuggestützten Onboard-Unit, die aus Satellitenrohdaten fortlaufend Positionsfixe und zugehörige Qualitätsmesswerte erzeugt und darauf basierende Mautdaten an die Zentrale sendet, umfassend:

[0008] Detektieren eines Ausbleibens von Positionsfixen über eine vorgegebene Mindestzeitspanne oder eines Abfallens von Qualitätsmesswerten unter ein vorgegebenes Mindestqualitätsmaß in der Onboard-Unit,
im Falle der Detektion, Protokollieren eines Fehlerdatensatzes mit zumindest dem letzten Positionsfix vor der Detektion in der Onboard-Unit,
Senden des Fehlerdatensatzes von der Onboard-Unit an die Zentrale, und
Auswerten des Fehlerdatensatzes in der Zentrale.

[0009] Erfindungsgemäß wird dadurch erstmals möglich, die Qualität der GNSS-Positionsbestimmung und -Abdeckung im Straßenmautsystem einer zentralen Auswertung zugänglich zu machen und dadurch kritische GNSS-Fehlerorte im Straßennetz frühzeitig zu bestimmen und anhand des letzten Positionsfixes geographisch zuzuordnen. Anstelle einer bloß stichprobenartigen Leistungsüberprüfung können Positionsermittlungsfehler von GNSS-OBUs sofort oder nur mit kurzer Sendezeitverzögerung kontinuierlich und - bei entsprechender Verbreitung der OBUs - flächendeckend in der Zentrale ausgewertet werden. In der Folge kann auf unterschiedliche GNSS-bedingte Fehler im Straßenmautsystem, z.B. Störsignale, Abschattungen der Satellitensignale etc. und deren Ursachen, z.B. örtliche oder auch mobile Störsignalquellen ("Jammer") oder geographische Gegebenheiten wie Gebirge oder Tunnels, geschlossen werden. So können erstmals an den durch die letzten Positionsfixe jeweils eingegrenzten Fehlerorten zielgerichtet Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung, z.B. das Aufstellen von stationären Positionssendern, Stützbaken, Satellitensignal-Repeatern od.dgl., oder das Identifizieren und Ausschalten von Störsignalquellen etc., eingeleitet werden.

[0010] Besonders günstig ist es, wenn der von der Onboard-Unit erzeugte Fehlerdatensatz einen Zeitstempel des genannten letzten Positionsfixes enthält. So kann aus einer Mehrzahl von Fehlerdatensätzen verschiedener Onboard-Units bzw. ein und derselben Onboard-Unit zu verschiedenen Tages- bzw. Jahreszeiten auch auf zeitabhängige Fehler und Fehlerursachen, z.B. zeitveränderliche bzw. periodische Störsignale, ungünstige Satellitenkonstellationen oder Abschattung der Satellitensignale in Abhängigkeit von Wetterereignissen oder durch Vegetation während der Wachstumszeiten etc., rückgeschlossen werden. Ferner kann die Bewegung einer mobilen Störsignalquelle genau verfolgt werden, um z.B. "Jammer", die bewusst Störsignale senden, um ein korrektes Vermauten zu behindern, mithilfe von Verkehrskameras und/oder Einsatzfahrzeugen zu identifizieren.

[0011] Um die geographischen Bereiche des detektierten Fehlers noch besser abgrenzen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Fehlerdatensatz auch den ersten nach Beendigung des Ansprechens bzw. Detektierens erzeugten Positionsfix enthält. Bevorzugt enthält dabei der Fehlerdatensatz aus den genannten Gründen auch einen Zeitstempel des genannten ersten Positionsfixes.

[0012] In einer günstigen Ausführungsform der Erfindung enthält der Fehlerdatensatz auch zumindest einen während des Ansprechens des Ausfallsdetektors bzw. Detektierens des Ausfalls erzeugten Qualitätsmesswert. Dadurch kann noch präziser auf Fehlerursachen rückgeschlossen werden. So könnte, wenn der Qualitätsmesswert z.B. die Anzahl der zur Erzeugung des zugehörigen Positionsfixes herangezogenen Satelliten oder einen DOP-Wert (dilution of precision) des zugehörigen Positionsmesswerts enthält, eine - zufällig oder lokal häufig auftretende - ungünstige Satellitenkonstellation erkannt werden. Enthält der Qualitätsmesswert z.B. den jeweiligen Signalpegel der zur Erzeugung des zugehörigen Positionsmesswerts herangezogenen Satelliten und/oder ein Signal/Rausch-Verhältnis der Satellitensignale, so kann auch auf Störsignale bzw. Signaldämpfungen - z.B. infolge von lokalen, gegebenenfalls sogar beweglichen Störsendern oder von Wetterereignissen oder Abschattungen durch Gebirge oder Wald - rückgeschlossen werden.

[0013] Es versteht sich, dass ein Fehlerdatensatz nicht nur einen, sondern auch eine Folge von während des Ansprechens des Ausfallsdetektors erzeugten Qualitätsmesswerten enthalten kann, was eine Auswertung des Verlaufs der Qualitätsmesswerte und damit noch genauere Schlussfolgerungen z.B. über möglicherweise unterschiedliche Fehlerursachen erlaubt.

[0014] Bevorzugt enthält der Fehlerdatensatz auch während des Ansprechens des Ausfallsdetektors bzw. Detektierens des Ausfalls empfangene Satellitenrohdaten und/oder in einem Sensorelement erzeugte Sensormesswerte, wodurch für ein späteres Ermitteln möglicher Fehlerursachen weitere Grundlagen geschaffen werden.

[0015] Besonders günstig ist es, wenn der Ausfallsdetektor einen Watchdog enthält, welcher von jedem erzeugten Positionsfix neu anstoßbar ist. Dies stellt einen besonders einfachen, zuverlässigen Baustein für den Ausfallsdetektor dar.

[0016] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Zentrale zumindest ein zweiter, von einer zweiten Onboard-Unit in der genannten Weise erzeugter und gesandter Fehlerdatensatz empfangen und die Fehlerdatensätze der zumindest zwei Onboard-Units werden beim Auswerten gegeneinander validiert. Dadurch können zeitliche Änderungen möglicher Fehlerursachen einfacher berücksichtigt und individuelle Fehler oder Störungen einzelner Onboard-Units, z.B. infolge einer unsachgemäßen Anordnung im Fahrzeug, ausgeglichen werden. Zugleich steigt mit der Anzahl der verfügbaren Onboard-Units bei der Auswertung der Fehlerdatensätze deren Aussagekraft in Bezug auf mögliche Fehlerursachen.

[0017] Besonders günstig ist es, wenn beim Auswerten durch einen Abgleich der Fehlerdatensätze mit einer digitalen Landkarte geographische Störungs- und Abschattungsbereiche des Satellitenempfangs bestimmt werden. Dadurch wird eine "Landkarte von GNSS-Fehlern" erzeugt, welche mit geographischen Gegebenheiten, z.B. hohen Bergen, engen Tälern, Tunnels etc. abgeglichen werden kann. Auf diese Weise sind naturgegebene von technisch bedingten Fehlerursachen leichter unterscheidbar, und Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung können in die Wege geleitet werden.

[0018] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Straßenmautsystem mit fahrzeuggestützten Onboard-Units gemäß der Erfindung in einer schematischen Draufsicht;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer der Onboard-Units von Fig. 1; und

Fig. 3 beispielhafte Daten- und Signaldiagramme, die in der Onboard-Unit von Fig. 2 und während der Ausführung des Verfahrens der Erfindung auftreten.

[0019] Fig. 1 zeigt ein Straßenmautsystem 1, das auf Onboard-Units (OBUs) 2 basiert, welche von Fahrzeugen 3 mitgeführt werden, um deren Ortsnutzungen in einem Netz aus Straßen 4 zu vermauten bzw. vergebühren. Die Ortsnutzung kann beispielsweise das Befahren eines bestimmten Segments einer Straße 4, das Überfahren einer Grenze, der Aufenthalt in einem bestimmten geographischen Gebiet od.dgl. sein und auf beliebige Weise, z.B. pro Straßensegment, gefahrener Weglänge, in einem Gebiet verbrachter Zeit (z.B. Parkzeit) etc., abgerechnet werden.

[0020] Gemäß Fig. 2 verfügt jede Onboard-Unit 2 dazu über einen Satellitennavigationsempfänger 5, welcher aus Satellitensignalen 6 von Navigationssatelliten 7 (Fig. 1) eines globalen Satellitennavigationssystems (Global Navigation Satellite System, GNSS) fortlaufend die Position der Onboard-Unit 2 bestimmt und als Positionsfixe p₁, p₂, ..., allgemein p_i, mit zugehörigen Qualitätsmesswerten q₁, q₂, ..., allgemein q_i, ausgibt.

[0021] Jeder Qualitätsmesswert q_i eines Positionsfixes p_i kann dabei verschiedene Qualitätsparameter beinhalten, beispielsweise Anzahl, Signalpegel und/oder Signal/Rausch-Verhältnis der Signale 6 der zur Bestimmung des jeweiligen Positionsfixes p_i herangezogenen Navigationssatelliten 7, z.B. auch in ausgewerteter Form von DOP-Werten (dilution of precision), wie sie von handelsüblichen Satellitennavigationsempfängern 5 für jeden Positionsfix p_i zur Verfügung gestellt werden.

[0022] Zusätzlich zu den Positionsfixen p_i und ihren Qualitätsmesswerten q_i kann der Satellitennavigationsempfänger 5 auch die diesen zugrundeliegenden "rohen" Satellitendaten, z.B. Ausschnitte der Satellitensignale 6, oder im Verlauf der Erzeugung der Positionsfixe p_i gebildete Verarbeitungsdaten ausgeben, im Weiteren "Satellitenrohdaten" r_i genannt. Die Ausgabe der Positionsfixe p_i, Qualitätsmesswerte q_i bzw. Satellitenrohdaten r_i kann dabei auf voneinander gesonderten Ausgängen des Satellitennavigationsempfängers 5, auf einem gemeinsamen Ausgang im Multiplexing oder auf einem gemeinsamen Bus in gesonderten Datenpaketen erfolgen.

[0023] Die Onboard-Unit 2 ist ferner mit einem Funksendeempfänger 8, z.B. nach einem 2G-, 3G-, 4G- oder 5G-Mobilfunkstandard wie GSM, UMTS oder LTE, dem ITS-G5- oder WAVE-Standard für Kurzreichweiten-Funkkommunikation, einem der IEEE 802.11-Standards für WLAN-Kommunikation od.dgl., und einem an den Satellitennavigationsempfänger 5 und den Funksendeempfänger 8 angeschlossenen Prozessor 9 ausgestattet.

[0024] Optional können auch ein oder mehrere Sensorelemente 10, z.B. Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensoren, vorgesehen sein, welche in der Onboard-Unit 2 selbst oder - mit der Onboard-Unit 2 verbunden - im Fahrzeug 3 angeordnet sein können und Sensormesswerte m_i, z.B. Geschwindigkeits-, Beschleunigungsoder daraus approximierte Ortsmesswerte, erzeugen. Ein solches Sensorelement 10 kann auch durch den Funksendeempfänger 8 gebildet sein, in welchem Fall die Sensormesswerte m_i Metadaten des Funksendeempfängers 8 sind, z.B. Funkzellen- oder Empfangsfeldstärkedaten einer Funkverbindung 11 mit einer Funkstation 12, hier einer Basisstation eines Mobilfunknetzes, in dem sich der Funksendeempfänger 8 befindet.

[0025] Der Prozessor 9 erzeugt aus der Folge {p_i} von Positionsfixen p_i Mautdaten M, um diese mithilfe des Funksendeempfängers 8 über die Funkverbindung 11 und die Funkstation 12 an eine Zentrale 13 des Straßenmautsystems 1 zu senden.

[0026] Die Mautdaten M können z.B. Mautgebühren sein, die durch einen Kartenabgleich ("map-matching") der Positionsfixfolge {p_i} mit einer in der Onboard-Unit 2 hinterlegten digitalen Karte mautpflichtiger Straßen 4 bzw. Orte erzeugt werden. Alternativ könnten die Mautdaten M auch die Positionsfixe p_i selbst sein, welche einzeln oder - wenn gewünscht nach Qualität gefiltert - zu einem Bündel zusammengefasst zu beliebigen oder vorgegebenen Zeitpunkten, nach vorgegebenen Strecken oder einfach bei Verfügbarkeit einer Funkverbindung 11 über den Funksendeempfänger 8 gesendet werden. Im letztgenannten Fall können Kartenabgleich und Gebührenberechnung beispielsweise in der Zentrale 13 erfolgen.

[0027] Gemäß Fig. 1 durchfahren die Fahrzeuge 3 auf ihren jeweiligen Fahrwegen auf den Straßen 4 einen geographischen Bereich 14, in welchem die von den Satellitennavigationsempfängern 5 empfangenen Satellitensignale 6 gestört bzw. abgeschattet sind, sodass die Qualitätsmesswerte q_i abfallen und/oder die jeweiligen Satellitennavigationsempfänger 5 keine Positionsfixe p_i erzeugen.

[0028] Fig. 3 zeigt dazu beispielhaft Zeitverläufe der jeweiligen Signale bzw. Daten einer Onboard-Unit 2. Gemäß diesem Beispiel erzeugt der Satellitennavigationsempfänger 5 zu Zeitpunkten t₁, t₂, ..., allgemein t_i, aus den Satellitenrohdaten r_i (nicht dargestellt) jeweils einen Positionsfix p_i (Fig. 3a) und einen zugehörigen Qualitätsmesswert q_i (Fig. 3c). Durchfährt das Fahrzeug 3 den genannten geographischen Bereich 14, erzeugt der Satellitennavigationsempfänger 5 über einen Zeitraum e keine Positionsfixe p_i, im Allgemeinen jedoch weiterhin Qualitätsmesswerte q_i.

[0029] Um Fehler der Positionsbestimmung der Onboard-Unit 2 und damit der Vermautungsfunktion des Straßenmautsystems 1 z.B. infolge von Signal-Störungen und/oder Abschattungen der Satellitensignale 6 erfassen und messen zu können, dienen die folgenden Komponenten und Verfahren.

[0030] Die Onboard-Unit 2 verfügt dazu über einen an den Satellitennavigationsempfänger 5 angeschlossenen Ausfallsdetektor 15, welcher anspricht und ein Ausgangssignal s (Fig. 3e) erzeugt, z.B. eine logisches "High"- Signal bzw. eine logische "1", wenn er entweder (a) das Ausbleiben von Positionsfixen p_i über eine vorgegebene Mindestzeitspanne δ und/oder (b) ein Abfallen von Qualitätsmesswerten q_i unter ein vorgegebenes Mindestqualitätsmaß Q_min detektiert.

[0031] Zur Detektion des Ereignisses (a) kann der Ausfallsdetektor 15 einen Watchdog 16 aufweisen, z.B. in Form eines Totmann- bzw. retriggerbaren Monoflop-Schaltkreises, der von jedem neuen Positionsfix p_i an seinem Eingang erneut für die Mindestzeitspanne δ angestoßen wird und somit an seinem (hier: invertierten) Ausgang ein Detektionssignal d (Fig. 3b) ausgibt, wenn innerhalb der genannten Mindestzeitspanne δ kein neuer Positionsfix p_i einlangt.

[0032] Alternativ oder zusätzlich zum Watchdog 16 kann der Ausfallsdetektor 15 zur Detektion des Ereignisses (b) einen Komparator 17 aufweisen, welcher die einlangenden Qualitätsmesswerte q_i mit einem Mindestqualitätsmaß Q_min vergleicht und bei einem Abfallen der Qualitätsmesswerte q_i unter das Mindestqualitätsmaß Q_min ein Ausgangssignal c (Fig. 3d) ausgibt. Je nach Komplexität der Qualitätsmesswerte q_i könnte es zur Vereinfachung dieses Vergleichs erwünscht sein, dass der Komparator 17 zunächst einen mehrere Parameter (Dimensionen) enthaltenden Qualitätsmesswert q_i zu einem einzigen globalen Qualitätsmaß Q_i zusammenfasst; alternativ könnte das Mindestqualitätsmaß Q_min separate Einzel-Schwellwerte für mehrere in einem Qualitätsmesswert q_i enthaltene Qualitätsparameter aufweisen.

[0033] Die Ausgangssignale c des Watchdogs 16 und d des Komparators 17 können z.B. durch einen einfachen ODER-Schaltkreis 18 zu dem Ausgangssignal s des Ausfallsdetektors 15 verknüpft werden. Anstelle des ODER-Schaltkreises 18 kann auch eine komplexe Auswertelogik, welche z.B. auch das Zeitverhalten der Signale c und d mitberücksichtigt, vorgesehen werden. Wenn der Ausfallsdetektor 15 nur eine der Komponenten Watchdog 16 oder Komparator 17 enthält, entfällt der Schaltkreis 18 und das Ausgangssignal s fällt mit dem Signal c bzw. d zusammen.

[0034] Das vom Ausfallsdetektor 15 erzeugte Ausgangssignal s steuert einen Protokollierer 19 an, welcher im Falle der genannten Ereignisse (a) und/oder (b) einen Fehlerdatensatz F erzeugt und für den Prozessor 9 zum Senden über den Funksendeempfänger 8 an die Zentrale 13 bereithält. Wie in Fig. 2 symbolisch gezeigt, ist der Protokollierer 19 z.B. eine an einen oder mehrere Ausgänge des Satellitennavigationsempfängers 5 angeschlossene Aufzeichnungseinheit 20 mit einem Pufferspeicher 21.

[0035] Als Fehlerdatensatz F zeichnet der Protokollierer 19 im einfachsten Fall den letzten Positionsfix p_m auf, den der Satellitennavigationsempfänger 5 gerade noch vor dem Ansprechen des Ausfallsdetektors 15 erzeugt hat, siehe Fig. 3a. Zusätzlich kann der Protokollierer 19 dem Fehlerdatensatz F je nach Anforderung noch weitere Daten hinzufügen, sodass dieser - einzeln oder in beliebiger Kombination - ferner enthalten kann:

• einen Zeitstempel t_m des genannten letzten Positionsfixes p_m;
• den ersten unmittelbar nach Beendigung des Ansprechens des Ausfallsdetektors 15 erzeugten Positionsfix p_n, wenn gewünscht auch mit zugehörigem Zeitstempel t_n;
• die zum genannten letzten und/oder ersten Positionsmesswert p_m, p_n erzeugten Qualitätsmesswerte q_m und/oder q_n;
• einen oder mehrere der während des Ansprechens des Ausfallsdetektors 15, d.h. solange der Protokollierer 19 angesteuert (s = "1") ist, erzeugten Qualitätsmesswerte q_i, wenn gewünscht auch mit zugehörigen Zeitstempeln t_i;
• die zum genannten letzten und/oder ersten Positionsmesswert p_m, p_n und/oder während des Ansprechens des Ausfallsdetektors 15 (s = "1") empfangenen - bzw. gebildeten - Satellitenrohdaten r_i; und/oder
• die etwa zeitgleich mit dem genannten letzten und/oder ersten Positionsmesswert p_m, p_n und/oder während des Ansprechens des Ausfallsdetektors 15 (s = "1") erzeugten Sensormesswerte m_i.

[0036] Optional kann der Protokollierer 19 den Fehlerdatensatz F beispielsweise durch Ausscheiden redundanter oder irrelevanter Daten, Ergänzen um Umfeld-Daten aus der Umgebung der Onboard-Unit 2 oder interne Zustandsdaten der Onboard-Unit 2, Datenzusammenfassung etc. situationsabhängig vorverarbeiten.

[0037] In der Zentrale 13 werden die empfangenen Fehlerdatensätze F ausgewertet. Diese Auswertung kann einerseits einzeln erfolgen, d.h. die Fehlerdatensätze F einer Onboard-Unit 2 werden für sich betrachtet, andererseits können auch mehrere Fehlerdatensätze F verschiedener Onboard-Units 2 empfangen, gemeinsam ausgewertet und dabei z.B. gegeneinander validiert werden.

[0038] Beim Auswerten werden die Fehlerdatensätze F in Abhängigkeit vom Ort der darin angegebenen Positionsfixe p_m, p_n, {p_i} und, wenn erfasst, deren Zeitstempeln t_m, t_n, {t_i}, Qualitätsmesswerten q_m, q_n, {q_i}. Satellitenrohdaten {r_i} und/oder Sensormesswerte {m_i} betrachtet und auf mögliche Fehlerquellen hin analysiert, um Maßnahmen zu deren Beseitigung vorzubereiten. Optional können beim Auswerten durch einen Abgleich der Fehlerdatensätze F mit einer digitalen Landkarte geographische Störungs- und Abschattungsbereiche 14 des Satellitenempfangs ebenso wie gegebenenfalls deren Zeitabhängigkeit bestimmt werden. So können dauerhafte Abschattungen, z.B. durch Tunnels, erkannt und von vorübergehenden Abschattungen, z.B. in engen Tälern, wo nur zeitweise eine ausreichende Anzahl an Satellitensignalen 6 in erforderlicher Stärke empfangbar ist, unterschieden werden, oder wetterbedingte Signalabschwächungen oder jahreszeitabhängige Abschattungen in dichter Vegetation von fixen oder beweglichen Störquellen ("Jammern") usw. usf. In der Folge können zielgerichtete Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung eingeleitet werden, um den Vermautungsgrad des Straßenmautsystems 1 zu erhöhen, z.B. stationäre Positionssender bzw. Satellitensignal-Repeater errichtet oder Störquellen eliminiert oder abgeschaltet bzw. bewusstes Senden von Störsignalen durch Jammer verfolgt und geahndet werden.

[0039] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen. So können die Onboard-Unit 2 im Ganzen bzw. einzelne ihrer Komponenten wie der Ausfallsdetektor 15, der Protokollierer 19 oder Teile davon sowohl als Hardwarebausteine als auch als Softwareobjekte, z.B. im Prozessor 9, implementiert werden.

Ansprüche

1. Onboard-Unit für ein Straßenmautsystem (1), mit einem Satellitennavigationsempfänger (5) zur fortlaufenden Erzeugung von Positionsfixen (p_i) und zugehörigen Qualitätsmesswerten (q_i) aus Satellitenrohdaten (r_i),
einem Funksendeempfänger (8) und
einem an diese Komponenten (5, 8) angeschlossenen Prozessor (9), der dafür ausgebildet ist, aus den Positionsfixen (p_i) Mautdaten (M) zu erzeugen und über den Funksendeempfänger (8) zu senden,
gekennzeichnet durch
einen an den Satellitennavigationsempfänger (5) angeschlossenen Ausfallsdetektor (15), welcher dafür ausgebildet ist, auf ein Ausbleiben von Positionsfixen (p_i) über eine vorgegebene Mindestzeitspanne (δ) oder ein Abfallen von Qualitätsmesswerten (q_i) unter ein vorgegebenes Mindestqualitätsmaß (Q_min) anzusprechen, und
einen an den Satellitennavigationsempfänger (5) angeschlossenen und vom Ausfallsdetektor (15) gesteuerten Protokollierer (19), welcher dafür ausgebildet ist, bei Ansprechen des Ausfallsdetektors (15) einen Fehlerdatensatz (F) mit zumindest dem letzten Positionsfix (p_m) vor dem Ansprechen zu erzeugen,
wobei der Prozessor (9) dafür ausgebildet ist, den Fehlerdatensatz (F) vom Protokollierer (19) zu empfangen und über den Funksendeempfänger (8) zu senden.

2. Onboard-Unit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch einen Zeitstempel (t_m) des genannten letzten Positionsfixes (p_m) enthält.

3. Onboard-Unit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch den ersten nach Beendigung des Ansprechens erzeugten Positionsfix (p_n) enthält.

4. Onboard-Unit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch einen Zeitstempel (t_n) des genannten ersten Positionsfixes (p_n) enthält.

5. Onboard-Unit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch zumindest einen während des Ansprechens erzeugten Qualitätsmesswert (q_i) enthält.

6. Onboard-Unit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch während des Ansprechens empfangene Satellitenrohdaten (r_i) und/oder in einem Sensorelement (10) erzeugte Sensormesswerte (m_i) enthält.

7. Onboard-Unit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfallsdetektor (15) einen Watchdog (16) enthält, welcher von jedem erzeugten Positionsfix (p_i) neu anstoßbar ist.

8. Verfahren zur Funktionsüberwachung in einem Straßenmautsystem (1) mit einer Zentrale (13) und zumindest einer fahrzeuggestützten Onboard-Unit (2), die aus Satellitenrohdaten (r_i) fortlaufend Positionsfixe (p_i) und zugehörige Qualitätsmesswerte (q_i) erzeugt und darauf basierende Mautdaten (M) an die Zentrale (13) sendet, umfassend:

Detektieren eines Ausbleibens von Positionsfixen (p_i) über eine vorgegebene Mindestzeitspanne (δ) oder eines Abfallens von Qualitätsmesswerten (q_i) unter ein vorgegebenes Mindestqualitätsmaß (Q_min) in der Onboard-Unit (2),

im Falle der Detektion, Protokollieren eines Fehlerdatensatzes (F) mit zumindest dem letzten Positionsfix (p_m) vor der Detektion in der Onboard-Unit (2),

Senden des Fehlerdatensatzes (F) von der Onboard-Unit (2) an die Zentrale (13), und

Auswerten des Fehlerdatensatzes (F) in der Zentrale (13).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch einen Zeitstempel (t_m) des genannten letzten Positionsfixes (p_m) enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch den ersten nach Beendigung der Detektion erzeugten Positionsfix (p_n) enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch einen Zeitstempel (t_n) des genannten ersten Positionsfixes (p_n) enthält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch zumindest einen während der Detektion erzeugten Qualitätsmesswert (q_i) enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerdatensatz (F) auch während der Detektion empfangene Satellitenrohdaten (r_i) und/oder in einem Sensorelement (10) erzeugte Sensormesswerte (m_i) enthält.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zentrale (13) zumindest ein zweiter, von einer zweiten Onboard-Unit (2) in der genannten Weise erzeugter und gesandter Fehlerdatensatz (F) empfangen wird und die Fehlerdatensätze (F) der zumindest zwei Onboard-Units (2) beim Auswerten gegeneinander validiert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten durch einen Abgleich der Fehlerdatensätze (F) mit einer digitalen Landkarte geographische Störungs- und Abschattungsbereiche (14) des Satellitenempfangs bestimmt werden.

Zeichnung