Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Werts einer bewegungsabhängigen Größe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Werts einer bewegungsabhängigen Größe.

Vorrichtungen, wie zum Beispiel Mauteinheiten oder Tachographen, benötigen ein Positionssignal oder ein Geschwindigkeitssignal. Dieses Signal wird häufig von mehreren Sensoren bereitgestellt. Die Signale der Sensoren werden miteinander verglichen, um gegebenenfalls einen besseren Positionswert oder Geschwin ^¬ digkeitswert zu gewährleisten.

Die DE 10 2007 059 785 AI offenbart eine Vorrichtung zum Überprüfen der Plausibilität eines Werts einer bewegungsab ^¬ hängigen Größe, die einen Drehwertgeber zur Erfassung des Werts der bewegungsabhängigen Größe und einen Inertialsensor aufweist, wobei das Inertialsensorsignal mit einem digitalen Signal des Drehwertgebers verglichen wird.

Die WO 2009/043794 AI offenbart einen Tachographen und eine Maut-On-Board-Unit , die beide jeweils eine Datenschnittstelle umfassen. Der Tachograph und die Maut-On-Board-Unit sind jeweils als Sender von Daten ausgebildet zum Ermitteln eines kryptographischen Prüfwerts abhängig von Nutzdaten, die über die Datenschnittstelle an den jeweiligen Kommunikationspartner übertragen werden sollen und zum Senden des kryptographischen Prüfwerts. Sie sind außerdem als Empfänger ausgebildet zum

Empfangen von Nutzdaten und des zugehörigen kryptographischen Prüfwerts .

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren beziehungsweise eine korrespondierende Vorrichtung zu schaffen, zum Ermitteln eines Werts einer bewegungsabhängigen Größe . Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unter ^¬ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren beziehungsweise durch eine korrespondierende Vorrichtung zum Er ^¬ mitteln eines Werts einer bewegungsabhängigen Größe. Es wird ein erster Messwert bereitgestellt, der die bewegungsabhängige Größe repräsentiert. Außerdem wird mindestens ein zweiter unabhängiger Messwert bereitgestellt, der die bewegungsabhängige Größe repräsentiert. Jedem Messwert wird ein Vertrauenswert zuge ^¬ ordnet, der repräsentativ ist für eine Manipulationswahrscheinlichkeit des jeweiligen Messwerts. Abhängig von dem ersten und mindestens dem zweiten Messwert und ihrem jeweiligen

Vertrauenswert wird der Wert der bewegungsabhängigen Größe ermittelt .

Durch das Berücksichtigen des jeweiligen Vertrauenswertes beim Ermitteln des Werts der bewegungsabhängigen Größe, kann der Wert der bewegungsabhängigen Größe gegebenenfalls genauer und gegebenenfalls zuverlässiger ermittelt werden. Bei dem Wert der bewegungsabhängigen Größe kann es sich zum Beispiel um einen Positionswert für ein Mautgerät und/oder um einen Geschwin- digkeitswert für einen Tachographen handeln.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jedem Messwert jeweils ein Genauigkeitswert zugeordnet, der charakteristisch ist für die Genauigkeit des jeweiligen Messwerts. Abhängig von dem jeweiligen Genauigkeitswert wird der Wert der bewegungs ^¬ abhängigen Größe ermittelt. Indem zusätzlich noch der Genauigkeitswert des Messwerts bei dem Ermitteln des Werts der bewegungsabhängigen Größe genutzt wird, kann der Wert der bewegungsabhängigen Größe gegebenenfalls noch genauer ermittelt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Messwerte mit dem jeweiligen Vertrauenswert und/oder mit dem jeweiligen Genauigkeitswert gewichtet. Durch die Gewichtung lässt sich mit wenig Rechenaufwand der Wert der bewegungsab- hängigen Größe bestimmen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der jeweilige Vertrauenswert abhängig von einer Selbstdiagnose des jeweiligen Sensors, der den zugeordneten Messwert bereitstellt, ermittelt. Indem der jeweilige Sensor eine Selbstdiagnose durchführt, kann der Sensor Störungen detektieren. Hierdurch kann anschließend der Vertrauenswert abhängig von der

Selbstdiagnose gegebenenfalls angepasst werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von einem Vergleich des jeweiligen Vertrauenswerts und/oder des jeweiligen Genauigkeitswerts mit einem Schwellenwert der je ^¬ weilige Messwert für das Ermitteln des Werts der bewegungs ^¬ abhängigen Größe berücksichtigt oder verworfen. So kann ge- gebenenfalls eine höhere Genauigkeit beim Ermitteln des Werts der bewegungsabhängigen Größe erreicht werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Wert der bewegungsabhängigen Größe ein Wert einer zweiten bewegungsabhängigen Größe ermittelt. So lässt sich bei ^¬ spielsweise zusätzlich zu einem Positionswert ein Geschwindigkeitswert ermitteln oder zusätzlich zu einem Geschwindigkeitswert ein Positionswert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens einer der Messwerte mittels eines satellitenbasierten Messprinzips ermittelt. Durch Messung mittels satellitenbasierten Messprinzips lässt sich gegebenenfalls die Position schnell und relativ genau bestimmen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens einer der Messwerte mittels Dedicated Short Range Communication (DSRC) ermittelt. Da beispielsweise viele Mautsysteme mittels DSRC realisiert sind, ist es gegebenenfalls leicht realisierbar, mittels DSRC den Messwert zu ermitteln. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Wert der bewegungsabhängigen Größe abhängig von Kaiman-Filterung ermittelt. Durch die Kaiman-Filterung ist beispielsweise eine schnelle Ermittlung des Werts der bewegungsabhängigen Größe möglich .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Messwerte und/oder die Vertrauenswerte und/oder die Genauig ^¬ keitswerte und/oder der Wert der bewegungsabhängigen Größe und/oder der Wert der zweiten bewegungsabhängigen Größe dau- erhaft gespeichert. Durch die dauerhafte Speicherung ist es möglich, dass die Daten später ausgelesen und gegebenenfalls ausgewertet werden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Messwerte und/oder die Vertrauenswerte und/oder die Genauig ^¬ keitswerte und/oder der Wert der bewegungsabhängigen Größe und/oder der Wert der zweiten bewegungsabhängigen Größe an ein Hintergrundsystem übertragen. Durch die Übertragung ist es beispielsweise möglich in dem Hintergrundsystem die Daten auszuwerten und gegebenenfalls Manipulationen zu erkennen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Werts einer bewegungsabhängigen Größe und

Figur 2 ein Ablaufdiagramm zum Ermitteln eines Werts einer bewegungsabhängigen Größe.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine Vorrichtung OBU (Figur 1) zum Ermitteln eines Werts einer bewegungsabhängigen Größe WE ist bevorzugt in einer Mauteinheit oder einem Tachographen eines Kraftfahrzeugs angeordnet.

Die Vorrichtung OBU ist beispielsweise durch Secure Boot und/oder anderen Sicherheitstechniken gesichert. Die Vorrichtung OBU weist mindestens eine Datenschnittstelle DS auf, die bei ^¬ spielsweise über Trusted Elements gesichert ist. Die Daten- schnittstelle kann Messwerte MW_1 - MW_n empfangen, die von mehreren Sensoren SENS_1, SENS_2, SENS_n und/oder von anderen Messeinrichtungen bereitgestellt werden. Die Vorrichtung OBU kann die Sensoren SENS_1, SENS_2, SENS_n aufweisen oder eine Teilmenge der Sensoren SENS_1, SENS_2, SENS_n. Die Sensoren SENS_1, SENS_2, SENS_n können auch außerhalb der Vorrichtung OBU angeordnet sein. Sie sind dazu ausgebildet, einen Messwert MW_n bereitzustellen, der die bewegungsabhängige Größe repräsentiert, wie beispielsweise einen Positionswert, oder ein Ge ^¬ schwindigkeitswert .

Der Messwert MW_n kann beispielsweise abhängig von einem satellitenbasiertem Messprinzip ermittelt werden, wie zum Beispiel GPS, Galileo oder GLONASS. Er kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise von Zelleninformationen von Mobilfunknetzen wie GSM, UMTS oder LTE ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann er abhängig von Dedicated Short Range Communication (DSRC) ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann er abhängig von Zelleninformationen von WLAN- oder Bluetooth-Netzen oder anderen Funknetzen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann er abhängig von einer Kombination von vergangenen Werten der bewegungsabhängigen Größe und/oder Fahrzeugsensoren wie beispielsweise Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungssensoren, Gyroskopen, Drehratensensoren, Kompasssensoren und/oder

Fahrzeugzustandsinformationen wie beispielsweise ABS- oder ESP-Informationen und/oder anderen Sensoren ermittelt werden, die dem zuständigen Fachmann für einen solchen Zweck bekannt sind . Die Vorrichtung OBU weist außerdem eine Tachographeneinheit TE auf. Hiermit kann sowohl eine Mauteinheit und eine Tachogra ^¬ pheneinheit in einer Vorrichtung realisiert werden.

Ein Programm, das in der Vorrichtung OBU abgearbeitet wird, wird in einem Schritt Sl (Figur 2) gestartet, in dem gegebenenfalls

Variablen In Schritten S3_l bis S3_n wird jeweils ein Messwert MW_n von den Sensoren SENS_1 bis SENS_n und/oder von anderen Messeinrichtungen bereitgestellt, der die bewegungsabhängige Größe rep ^¬ räsentiert, wie beispielsweise einen Positionswert oder einen Geschwindigkeitswert. Der Messwert MW_n kann beispielsweise zusätzlich einen Zeitstempel aufweisen.

In Schritten S5_l bis S5_n wird dem jeweiligen Messwert MW_n ein Vertrauenswert VW_n zugeordnet. Der Vertrauenswert VW_n ist repräsentativ für eine Manipulationswahrscheinlichkeit des jeweiligen Messwerts MW_n . Der Vertrauenswert VW_n kann für das jeweilige Messverfahren des Messwerts MW_n vorgegeben sein, er kann alternativ oder zusätzlich variabel ermittelt werden. Außerdem wird ein jeweiliger Genauigkeitswert GW_n dem Messwert MW_n zugeordnet, der charakteristisch ist für die Genauigkeit des jeweiligen Messwerts MW_n . Der Genauigkeitswert GW_n kann vorgegeben sein, oder alternativ oder zusätzlich variabel ermittelt werden.

Bei einem satellitenbasierten Messprinzip kann zum Beispiel der Vertrauenswert VW_n ermittelt werden abhängig von einer Anzahl von verwendeten Systemen wie beispielsweise GPS und/oder Galileo und/oder GLONASS, da bei einer Verwendung von mehr als einem System eine Manipulation gegebenenfalls schwieriger durchzuführen ist und deshalb die Manipulationswahrscheinlichkeit sinkt. Der Vertrauenswert VW_n kann alternativ oder zusätzlich ermittelt werden abhängig von einem Verwenden von signierten Diensten, wie zum Beispiel bei Galileo der Kommerzielle Dienst (CS) und/oder der Sichere Dienst (SoL) und/oder der Regulierte Dienst (PRS). Der Vertrauenswert VW_n kann beispielsweise alternativ oder zusätzlich ermittelt werden abhängig von einer Selbstdiagnose des jeweiligen Sensors SENS_n beziehungsweise der jeweiligen Messeinrichtung. So kann abhängig von einer

Selbstdiagnose beispielsweise eine Signalstörung detektiert werden, wie zum Beispiel durch Jamming Detection, hierbei werden jeweilige Funkfrequenzen überwacht und abhängig von Auffäl ^¬ ligkeiten bei den Funkfrequenzen ein Rückschluss auf eine Störung gezogen.

Der Genauigkeitswert GW_n kann beispielsweise abhängig von der Anzahl von verwendeten Systemen ermittelt werden, da gegebenenfalls die Genauigkeit des Messwerts bei Verwendung von mehr als einem System steigt.

Wird der Messwert MW_n abhängig von Mobilfunkinformationen ermittelt, beispielsweise unter Verwendung von Zelleninformationen des Mobilfunknetzes, so kann beispielsweise der Vertrauenswert VW_n ermittelt werden beispielsweise abhängig von einem Auswerten von mehreren Zelleninformationen zur gleichen Zeit gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Signalstärke. Der Vertrauenswert VW_n kann alternativ oder zusätzlich abhängig von einer Verwendung von verschlüsselten beziehungsweise signierten Verbindungen ermittelt werden. Der Genauigkeitswert GW_n kann beispielsweise abhängig von Zelleninformationen, wie der Größe der Funkzelle, ermittelt werden. Der Genauigkeitswert GW_n kann alternativ oder zusätzlich abhängig von einer Verwendung zusätzlicher Positionsdienste des Mobilfunknetzes, wie bei- spielsweise A-GPS beziehungsweise und/oder anderen Geodiensten ermittelt werden.

Wird der Messwert MW_n abhängig von Dedicated Short Range Communication (DSRC) ermittelt, so kann der Vertrauenswert VW_n beispielsweise abhängig von einer Localisation Augmentation

Communication (LAC) ermittelt werden . Alternativ oder zusätzlich kann er abhängig von einer Überprüfung von Baken-IDs ermittelt werden .

Wird der Messwert MW_n abhängig von einem Funknetz ermittelt, wie beispielsweise einem WLAN- oder Bluetooth-Netz, so kann beispielsweise der Vertrauenswert VW_n abhängig von einen Abgleich von Informationen der erreichbaren Zellen, beispielsweise der jeweiligen MAC-Adresse, mit Datenbanken ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann abhängig von einer Verwendung zusätzlicher positionsrelevanter Informationen der Funknetze der Vertrauenswert VW_n ermittelt werden.

Der Messwert MW_n kann alternativ oder zusätzlich abhängig von einer Kombination aus vergangenen Werten der bewegungsabhängigen Größe und/oder Fahrzeugsensoren und/oder Fahrzeugzustandsin- formationen ermittelt werden. So kann beispielsweise der Vertrauenswert VW_n abhängig von Werten von Beschleunigungs ^¬ sensoren, Gyroskopen, Kompasssensoren oder anderen Sensoren ermittelt werden, da mittels dieser Sensoren eine Manipula- tionswahrscheinlichkeit überprüft werden kann. Auch der Ge ^¬ nauigkeitswert GW_n kann abhängig von diesen Sensoren ermittelt werden, da gegebenenfalls mittels Verwendung mehrerer Sensoren die Genauigkeit steigt. In einem Schritt S7 wird abhängig von den bereitgestellten

Messwerten MW_1 - MW_n und ihrem jeweiligen Vertrauenswert VW_n und/oder Genauigkeitswert GW_n der Wert der bewegungsabhängigen Größe WE ermittelt. So werden beispielsweise die Messwerte MW_1 - MW_n mit dem jeweiligen Vertrauenswert VW_n und/oder dem jeweiligen Genauigkeitswert GW_n gewichtet. Alternativ oder zusätzlich kann der Wert der bewegungsabhängigen Größe WE abhängig von Kaiman-Filterung ermittelt werden. Er kann alternativ oder zusätzlich abhängig von Koppelnavigation oder Odometrie, also sogenanntem Dead Reckoning ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann er mittels neuronaler Netze ermittelt werden. Für die Ermittlung des Werts der bewe ^¬ gungsabhängigen Größe WE kann zusätzlich ein vorangegangener Wert der abhängigen Größe oder vorangegangene Werte der be ^¬ wegungsabhängigen Größe mitgenutzt werden.

In einem Schritt S9 wird das Programm beendet und kann gege- benenfalls wieder in dem Schritt Sl gestartet werden.

Nach der Ermittlung des Werts der bewegungsabhängigen Größe WE kann außerdem ein Wert einer zweiten bewegungsabhängigen Größe abhängig von dem Wert der ersten bewegungsabhängigen Größe WE ermittelt werden. So kann beispielsweise abhängig von einem

Positionswert ein Geschwindigkeitswert ermittelt werden. Dies kann beispielsweise durch Ableitung des Positionswerts ge ^¬ schehen. So lässt sich beispielsweise zusätzlich zu einer Mauteinheit ein Tachograph realisieren.

Außerdem können die Messwerte MW_1 - MW_n und/oder die Vertrauenswerte VW_1 - VW_n und/oder die Genauigkeitswerte GW_1 - GW_n und/oder der Wert der bewegungsabhängigen Größe WE und/oder der Wert der zweiten bewegungsabhängigen Größe dauerhaft ge- speichert werden. Beispielsweise können diese Daten auf einer Festplatte gespeichert werden und später ausgelesen werden um Analysen zu erstellen. So kann beispielsweise eine Manipula ^¬ tionserkennung erfolgen. Außerdem ist es möglich, dass diese Daten an ein Hintergrundsystem übertragen werden. Dies kann beispielsweise immer erfolgen oder beispielsweise nur falls eine Manipulation wahrscheinlich ist, da einer der Vertrauenswerte VW_1 - VW_n einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder unterschreitet. Hierdurch kann beispielsweise in dem Hinter ^¬ grundsystem die Manipulation erkannt werden.