Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen mit Satellitennavigationssystem (GPS) bei der Benutzung von flächigen Bereichen, mit folgenden Verfahrensschritten :

a) Übermitteln des empfangenen GPS-Koordinatensignals an ein Erfassungssystem mit einer Rechnereinheit, in dessen Speicher eine digitale Karte vorliegt ; b) Eingrenzen der ausgewählten Fläche in der digitalen Karte mit einem Polygonenzug.

Stand der Technik Für die Nutzung von bestimmten Straßen, wie z. B. Autobahnen, großen Brücken oder Tunneln, werden schon seit langem in einigen Ländern Gebühren erhoben. Diese Straßennutzungsgebühren, auch"Maut"genannt, werden üblicherweise an bestimmten Punkten, bei Autobahnen in der Regel an der Ausfahrt, an Mautstationen fällig. Die Vorgehensweise hierzu kann kurz wie folgt beschrieben werden : Ein Nutzer fährt mit seinem Fahrzeug zunächst an einer Autobahnauffahrt auf die Autobahn auf. Dabei zieht er von einer Mautstation beispielsweise eine Mautkarte, aus der hervorgeht, wo er auf die Autobahn aufgefahren ist. Beim Abfahren wird bei einer Mautstation an der Ausfahrt die zurückgelegte Strecke anhand der Mautkarte ermittelt und die entsprechende Gebühr kassiert.

In anderen Ländern wird für Transitreisende an der Grenze eine Vignette verkauft. Nur Inhaber einer solchen Vignette dürfen bestimmte Straßen, wie beispielsweise Autobahnen, nutzen.

Beide Verfahren haben Vor-bzw. Nachteile. Dieses Gebührenerhebung mit Mautstationen ist relativ personalintensiv, da die fällige Mautgebühr an den Mautstationen von menschlichen Arbeitskräften entgegengenommen wird. Sie ist jedoch auf die wirklich zurückgelegte Strecke bezogen. Ein weiterer Nachteil bei der Erhebung der Straßennutzungsgebühren mit Mautstationen ist, daß bei einem hohen Verkehrsaufkommen die Mautstationen Ausgangspunkte für Verkehrsstaus sind. Die

Vignettenlösung ist zwar nicht sonderlich personalintensiv, weil die Vignette in jedem Laden verkauft werden kann, trifft aber alle, auch diejenigen, die die gebührenpflichtige Straße nur relativ kurz nutzen. Diese zahlen dann bereits für die kurze Benutzung einen sehr hohen Preis.

Eine weitere Lösung für die Erhebung von Mautgebühren sind Erfassungssysteme über Funk, bei denen eine Abrechnung in der Regel später erfolgen kann. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 730 488 ist ein solches Erfassungssystem bekannt. Die zu erfassenden Fahrzeuge verfügen hier über eine Einrichtung zum Empfangen von Satellitennavigationssignalen. Hiermit wird die jeweilige geographische Position des Fahrzeugs ermittelt. Die entsprechenden Koordinaten werden über Funk an eine Rechnereinrichtung übertragen. Die Rechnereinheit prüft, ob die Position der Koordinaten gebührenpflichtig ist. Im Fall der Gebührenpflichtigkeit wird dies dem Fahrzeug bzw. dessen Halter berechnet.

Diese Arten der Gebührenerfassung sind vorwiegend für die Nutzung von Straßen vorgesehen. Es gibt aber Fälle, wo nicht nur die Straße allein ausreicht, sondern auch Fahrzeuge in einem flächigen Bereich, wie beispielsweise in einer kompletten Innenstadt, erfaßt werden sollen.

Offenbarung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein System und ein Verfahren zu schaffen, bei dem in flächigen Bereichen, wie es z. B. insbesondere Stadtbereiche darstellen, Fahrzeuge erfaßt werden. Dabei soll der verbrauchte Speicherplatz in dem Rechner des Erfassungssystems möglichst optimiert ausgenutzt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Erfassungssystem zum Erfassen von Fahrzeugen mit digitalem Satellitennavigationssystem (GPS) bei der Benutzung von flächigen Bereichen der eingangs genannten Au ; mit den Merkmalen

e) Mittel, zum Erfassen von Fahrzeugen, sobald ein Fahrzeug in den Polygonenzug der ausgewählten Fläche gelängt.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit folgenden Verfahrensschritten gelöst : c) Erfassen eines Fahrzeugs mit dem Erfassungssystem, sobald die so erhaltenen GPS-Koordinaten des Fahrzeugs über den Polygonenzug in die ausgewählte Fläche gelangen.

Durch das erfindungsgemäße Erfassungssystem und das entsprechende Verfahren wird es nun möglich, auf einfache Weise ganze flächige Bereiche zu überwachen, ohne die einzelnen Straßen in den flächigen Bereichen kontrollieren zu müssen. Die Verwendung von flächigen Bereichen birgt den Vorteil, daß erheblich weniger Speicherplatz in dem Rechner des Erfassungssystems verbraucht wird, als es bei der digitalen Speicherung von Straßenkarten der Fall ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Erfassungssystems sind Mittel vorgesehen, die die Erfassung des Fahrzeugs bei Eintritt des GPS- Koordinatensignals in den ausgewählten flächigen Bereich aktiviert. Entsprechend können Mittel vorgesehen sein, die die Erfassung des Fahrzeugs bei Austritt des GPS- Koordinatensignals aus dem flächigen Bereich deaktiviert.

Das Erfassungssystem erweist sich als besonders geeignet, wenn es sich bei den ausgewählten Bereichen um Städte, bzw. Teile von Städten, handelt.

Um eine eindeutige Zuordnung der Koordinaten zu einem Fahrzeug zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn tdentifizierungsmittel vorgesehen sind, welche ein Identifizierungssignal zum eindeutigen Identifizieren eines erfaßten Fahrzeugs an das Erfassungssystem senden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel für eine Gebührenzuordnung für die erfaßten Fahrzeuge vorgesehen. Hiermit kann das Erfassungssystem für eine Gebührenüberwachung genutzt werden. Fahrzeuge, deren Koordinaten in einen überwachten Bereich kommen, müssen ggf. Gebühren bezahlen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich durch Mittel zum Optimieren bzw. Reduzieren der Datenmengen. Beispielsweise durch geeignete Kompressionen der Daten und durch optimierte Auswahl der Polygonenzüge, welche den zu erfassenden Bereich abdecken, können die Datenmengen erheblich reduziert werden. Geringere Daten bedeuten immer eine schnellere Abarbeitungszeit. Hierdurch wird das System schneller.

In der einfachsten Form t wird eine zu überwachende Fläche von einem Rechteck umschlossen.

Damit nicht gleich jedes Fahrzeug erfaßt wird, welches beispielsweise die zu überwachende Fläche nur tangiert, sind vorteilhafterweise Mittel zum Festlegen eines Toleranzbereiches vorgesehen, in dem die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Erfassung des Fahrzeugs erfolgt.

In einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Erfassungssystems liegt die digitale Karte als Vektordaten vor. Dadurch gehen bei verschiedenen Vergrößerungen oder Verkleinerungen keine Informationen verloren, wie es beispielsweise bei einer Pixelgrafik der Fall wäre.

Um festzustellen, wie lange ein Fahrzeug sich in einem zu überwachenden Bereich aufhält, können vorteilhafterweise Mittel vorgesehen sein, die die Aufenthaltsdauer eines erfaßten Fahrzeugs in dem relevanten flächigen Bereich ermitteln. Damit kann ggf. auch eine zeitabhängige Gebührenzuordnung erfolgen.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn ein relevanter flächiger Bereich in Zonen unterteilt ist, wobei jede Zone von einem Polygonenzug umschlossen ist. Durch diese

Maßnahme können beispielsweise unterschiedliche Gebührentarife zugrundegelegt werden.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist sich als vorteilhaft, wenn Städte als relevante Flächen ausgewählt werden. Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Erfassung des Fahrzeugs erst bei Eintritt des GPS- Koordinatensignals in den flächigen Bereich aktiviert. Entsprechend wird die Erfassung des Fahrzeugs bei Austritt des GPS-Koordinatensignals aus dem flächigen Bereich deaktiviert. Durch diese Maßnahme spricht das Erfassungssystem nur dann an, wenn es benötigt wird. Dadurch werden Kapazitäten in der Rechnereinheit des Erfassungssystems frei. Dies wirkt sich auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit aus.

Ferner wird in geeigneter Weise das Identifizierungssignal zum eindeutigen Identifizieren eines erfaßten Fahrzeugs an das Erfassungssystem gesendet. Neben dem Identifizierungssignal besteht zudem die Möglichkeit, eine Klassifikationsinformation mitzusenden, um beispielsweise im Erfassungssystem festzustellen, ob es sich um einen Lastkraftwagen, einen Personenwagen, ein Motorrad oder um ein landwirtschaftlich genutztes Fahrzeug handelt, welches in den zu überwachenden Bereich einfährt.

Bevorzugterweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebühren einem durch das Erfassungssystem erfaßten Fahrzeug zugeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich dadurch ausgestalten, daß ein flächiger Bereich in Zonen unterteilt wird, wobei jede Zone von einem Polygonenzug umschlossen ist. Hierdurch läßt sich insbesondere jeder Zone ein eigener Gebührentarif zuordnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren enthält vorteilhafterweise eine Datenoptimiemng bzw. Datenreduzierung. Hierdurch können die Datenmengen reduziert werden, die bei dem Rechner des Erfassungssystems anfallen. Die Geschwindigkeit des Systems wird damit erhöht. Um eine einfachere Verarbeitung im Rechner mit zu erhalten, wird die digitale Karte und/oder der, eine Fläche umschließende, Polygonenzug als Vektordaten im Speicher der Rechnereinheit abgespeichert.

Ferner wird in einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Toleranzbereich festgelegt, in dem die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Erfassung eines Fahrzeugs erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß Fahrzeuge, die den zu erfassenden Bereich beispielsweise nur tangieren, nicht notwendigerweise diesem zugeordnet werden.

Es zeigt sich als besonders vorteilhaft bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn der, eine Fläche umschließende, Polygonenzug als Rechteck ausgebildet wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Fig. l zeigt einen flächigen Bereich, der von einem Rechteck zur Überwachung abgedeckt wird.

Fig. 2 zeigt einen flächigen Bereich, der von einem Polygonenzug zur Überwachung abgedeckt wird.

Fig. 3 zeigt einen flächigen Bereich, der von mehreren Polygonenzügen als Zonen zur Überwachung abgedeckt wird.

Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel In Fig. 1 wird mit 10 ein flächiger Bereich bezeichnet. Der flächige Bereich 10 ist mit einem gestrichelten Polygonenzug 12 gekennzeichnet. Dieser flächige Bereich 10 kann beispielsweise die Fläche einer Stadt sein. Um Fahrzeuge zu erfassen, die in die Stadt

fahren, um diesem eine Gebühr dafür zu berechnen, wird ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem verwendet.

Das Erfassungssystem verfügt über eine Straßenkarte in Vektordarstellung, wie sie beispielsweise auch in dem Speicher einer Rechnereinheit eines erfindungsgemäßen Erfassungssystems vorliegt. Prinzipiell wird von Vektordarstellung dann gesprochen, wenn die Straßenkarte aus lauter Koordinaten besteht, die zur Darstellung lediglich mit Linien verbunden werden. Die Koordinaten der Karte werden in Tabellen gespeichert.

Durch geeignete Koordinatentransformation können so Ausschnitte in beliebiger Größe dargestellt werden, ohne bei der Vergrößerung oder Verkleinerung Informationen zu verlieren, wie es beispielsweise bei einer Pixelgrafik der Fall wäre.

Ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem dient insbesondere dazu, diejenigen Kraftfahrzeuge zu erfassen, die gebührenpflichtige Flächen, wie es beispielsweise Innenstädte bilden können, nutzen. Andere Anwendungsmöglichkeiten bestehen beispielsweise in der polizeilichen Observierung von bestimmten Fahrzeugen.

Gleichzeitig kann ein solches Erfassungssystem als Diebstahlschutz dienen, da die Position und die Identifikation des Fahrzeugs kontinuierlich gesendet werden. Ferner kann ein solches Erfassungssystem grundsätzlich auch z. B. zur Verkehrskontrolle und/oder-regulierung dienen.

Fahrzeuge des vorliegenden Ausführungsbeispiels von Fig. 1 sind mit einem Satellitennavigationssystem (GPS="Global Positioning System") ausgerüstet. Über das Satellitennavigationssystem werden die Koordinaten der augenblicklichen Position des Fahrzeugs ennittelt. Solche Fahrzeuge sind in der Lage, beispielsweise über Funk, kontinuierlich die Koordinaten ihrer Position an das Erfassungssystem zu senden. Neben den Koordinatensignalen müssen die Fahrzeuge jedoch auch Identifikationssignale senden, mit denen das Fahrzeug eindeutig durch das Erfassungssystem identifiziert werden kann. Das Erfassungssystem weist eine geeignete Empfangs-und Verarbeitungseinrichtung auf, um die Koordinaten-und Identifikationssignale zu empfangen und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinrichtung besteht aus einem oder mehreren Rechnern, die ggf. untereinander vemetzt sind. In den Speichern der Rechner

liegt das digitale Kartenmaterial vor, das u. a. von kommerziellen Anbieter angeboten wird. In Fig. 1 wird somit quasi ein digitales Abbild eines Kartenausschnitts als Polygonenzug 12 in Vektorform dargestellt.

Über den flächigen Bereich 10, der überwacht werden soll, wird in der einfachsten Form ein digitales Rechteck 14 gelegt. Die Fläche des digitalen Polygonenzug 12 ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel schraffiert dargestellt. Diese Geometrie des Rechtecks hat den Vorteil, daß möglichst wenig Speicherplatz verbraucht wird. Ferner kann diese Geometrie sehr leicht verarbeitet werden. Sobald die an das Erfassungssystem übermittelten Koordinaten eines Fahrzeugs in dieses Rechteck 14 gelangen, wird eine Erfassung für dieses Fahrzeug aktiviert. Sobald das Fahrzeug dann in den Polygonenzug 12 gelangt, werden dann die Straßennutzungsgebühren fällig. Erst beim Verlassen des Rechtecks 14 wird die Gebührenerfassung deaktiviert. Anhand des Identifikationssignals, welches von dem Fahrzeug übermittelt wird, kann dem Fahrzeug nun eindeutig die Gebühr für den Aufenthalt in dem Polygonenzug 12 berechnet werden. Die Gebühr kann sich z. B. über die Dauer des Aufenhalts in dem Polygonenzug 12 berechenen.

Ein kleinerer Polygonenzug 16 und ein größerer Polygonenzuge 18 gegenüber dem Polygonenzug 12 bilden einen Toleranzbereich 20, in dem die Gebührenerfassung das Erfassungssystem anspricht. Die Polygonenzüge 16 und 18 sind durch gestrichelte Linien kenntlich gemacht. In Kombination mit anderen Parametern, wie z. B. Aufenthaltsdauer in dem Toleranzbereich 20, kann ein Kriterium geschaffen werden, ob ein Fahrzeug in diesem Bereich erfaßt werden soll, um Gebühren zu zahlen oder nicht.

Fig. 2 zeigt, daß auch eine andere Geometrie zur Abdeckung einer zu überwachenden Fläche 10, als die des Polygonenzug 14-siehe Fig. 1-möglich ist. Eine zu überwachende Fläche 22 wird von einem Polygonenzug 24 umgeben. Das besondere in diesem Ausführungsbeispiel, welches ansonsten auf gleiche Weise funktioniert wie das Ausführungsbeispiel von Fig. 1, ist, daß ein flächiger Bereich 26 von der Überwachung durch das erfindungsgemäße Erfassungssystem ausgespart werden kann. Der ausgesparte flächige Bereich 26 ist schraffiert dargestellt und mit einem Polygonenzug 28 umgeben.

Fig. 3 zeigt einen flächigen Bereich 30, der von mehreren Polygonenzügen 32,34, 36,38 zur Überwachung abgedeckt wird. Grundsätzlich funktioniert dieses Ausführungsbeispiel wie die vorherigen Ausführungsbeispiele von Fig. 1 und 2. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen werden, wenn man einmal von der Geometrie der Polygonenzüge absieht, Zonen gebildet. Jeder der Polygonenzüge 32,34, 36,38 bildet zum nächsten Polygenenzug eine Zone 40,42, 44. Der innerste Polygonenzug bildet eine eigene Zone 46, welche schraffiert dargestellt ist. Jeder Zone 40,42, 44,46 kann eine eigene Tarifstruktur für eine Gebührenberwachung zugeordnet werden. Auf diese Weise kann einem Fahrzeug, je nach dem in welcher Zone 40,42, 44, 46 es sich aufhält, eine entsprechende Aufenthaltsgebühr auferlegt werden.

Anhand von Fig. 4 soll kurz die prinzipielle Funktionsweise des erfindungsgemäßen Erfassungssystems bzw. des Verfahrens zum Erfassen von Fahrzeugen erläutert werden, wie bereits weiter oben angedeutet. Ein Fahrzeug 48 erhält von einem Satellitennavigationssystem 50 Daten bezüglich seiner genauen Position. Über Funk 52 sendet das Fahrzeug 48 die Positionskoordinaten, Pfeil 54, und ein individuelles Identifizierungssignal, Pfeil 56. Diese Positionskoordinaten 54 und das Identifizierungssignal 56 werden von einer Empfangseinrichtung 58 eines Erfassungssystems 60 empfangen. In dem Erfassungssystem wird anhand einer geographischen Karte 62 in Vektordarstellung festgestellt (wie zu Fig. I bis 3 beschrieben), ob für die augenblickliche Position des Fahrzeugs 48 Gebühren fällig sind, Kasten 64. Wenn Gebühren fällig sind, werden dem Konto des Fahrzeugs, welches durch das Identifizierungssignal 56 identifiziert wurde, Flächennutzungsgebühren zugeordenet, Kasten 66. Anschließend kann automatisch dem Halter des Fahrzeugs eine Rechnung zugestellt werden, Kasten 68.