交通相關(guān)費(fèi)用的自動(dòng)支付和/或登記的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】交通相關(guān)費(fèi)用的自動(dòng)支付和/或登記
[0001]本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)日為2006年10月20日的、名稱(chēng)為“交通相關(guān)費(fèi)用的自動(dòng)支付和/或登記”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)N0.200680045424.3 (PCT/DK2006/000589)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于準(zhǔn)確確定便攜式的或可移動(dòng)的單元、諸如車(chē)輛的位置的系統(tǒng)、方法和/或移動(dòng)單元/移動(dòng)設(shè)備。本發(fā)明還涉及交通相關(guān)費(fèi)用或稅費(fèi)、諸如停車(chē)費(fèi)或公路稅的自動(dòng)支付或登記。
【背景技術(shù)】
[0003]美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2002/0143611公開(kāi)了一種用于執(zhí)行車(chē)輛付費(fèi)事務(wù)的系統(tǒng)和方法。US 2002/0143611的系統(tǒng)包括具有位置確定部件和通信部件的車(chē)輛；以及具有通信部件、車(chē)輛位置識(shí)別部件和事務(wù)完成部件的服務(wù)器。位置確定部件確定車(chē)輛的位置，并且車(chē)輛通信部件將所確定的車(chē)輛位置信息發(fā)送到服務(wù)器。服務(wù)器通信部件從車(chē)輛接收所確定的車(chē)輛位置信息。車(chē)輛位置識(shí)別部件確定所發(fā)送的車(chē)輛位置是否將車(chē)輛定位在付費(fèi)位置。如果車(chē)輛位置識(shí)別部件確定車(chē)輛位于付費(fèi)位置，則事務(wù)完成部件完成付費(fèi)事務(wù)。
[0004]US 2002/0143611的位置確定部件被公開(kāi)為是一個(gè)獨(dú)立的GPS接收機(jī)。例如，在段落15、16和20中陳述了車(chē)輛位置通過(guò)GPS坐標(biāo)確定。
[0005]US 2002/0143611中所公開(kāi)的系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是車(chē)輛位置的確定只得到3到20米左右的精度，因?yàn)橹皇褂梦幢恍Ｕ腉PS坐標(biāo)。對(duì)于例如與車(chē)輛停車(chē)費(fèi)自動(dòng)支付相關(guān)的位置確定，3到20米的精度是不夠的，因?yàn)樵诰哂胁煌＼?chē)費(fèi)水平的兩個(gè)相鄰?fù)＼?chē)區(qū)之間的邊界線處，不可能確定車(chē)輛實(shí)際位于這樣的相鄰區(qū)域中的哪一個(gè)中。此外，在車(chē)輛停放在停車(chē)區(qū)域的最靠外停車(chē)位的情況下，確定車(chē)輛被停放在停車(chē)區(qū)域之內(nèi)還是之外變得非常困難。因此，如果車(chē)輛的位置不能被正確地確定，則相關(guān)聯(lián)的停車(chē)費(fèi)不能被正確地確定，并因而不能被正確地付費(fèi)。因而，存在以下潛在危險(xiǎn)，即當(dāng)僅使用未被校正的GPS坐標(biāo)時(shí)，車(chē)輛的實(shí)際位置被錯(cuò)誤地確定。
[0006]為了能夠以足夠的精度確定車(chē)輛的位置，必須能夠以車(chē)輛寬度一半左右的精度確定車(chē)輛的位置。這意味著車(chē)輛的位置必須能夠以接近標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛寬度的一半的靜態(tài)水平精度被確定。
[0007]普通的GPS基于(客戶(hù))接收機(jī)處GPS信號(hào)的觀測(cè)以及通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量數(shù)學(xué)運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)位置評(píng)估。熟悉GPS和衛(wèi)星導(dǎo)航的那些人一般了解并且認(rèn)識(shí)到，通過(guò)獨(dú)立GPS接收機(jī)(或任何其它的獨(dú)立衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī))可實(shí)現(xiàn)的位置評(píng)估的可達(dá)精度是有限的，并且存在多種方法來(lái)引進(jìn)措施以獲得比GPS接收機(jī)單獨(dú)提供的精度更好的精度。
[0008]基本的獨(dú)立GPS接收機(jī)中能夠達(dá)到的位置評(píng)估精度主要受到施加于GPS信號(hào)上的誤差的限制。還認(rèn)識(shí)到，在接收機(jī)中使用的數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜和精致水平在很大程度上影響能達(dá)到的精度，即在相同操作條件的情況下，先進(jìn)的昂貴的接收機(jī)被認(rèn)為表現(xiàn)得比簡(jiǎn)單的便宜的接收機(jī)更好。還確定，多種方法可以被采用以獲得具有更好精度的位置評(píng)估，諸如DGPS (差分GPS)和SBAS (星基增強(qiáng)系統(tǒng))。
[0009]在EP0952557A中提出了一種用于停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)的系統(tǒng)和方法。在EP0952557A中，DGPS被展示為用于獲得足夠精度的裝置。
[0010]DGPS的原理是使用GPS可觀測(cè)值的差值而不是絕對(duì)觀測(cè)值本身。通過(guò)將在客戶(hù)接收機(jī)處做出的觀測(cè)減去差分校正來(lái)獲得差值。差分校正在差分基準(zhǔn)站(也被稱(chēng)為DGPS塔)處進(jìn)行，并且校正通常通過(guò)無(wú)線通信被散步到(一個(gè)或多個(gè))客戶(hù)接收機(jī)，作為本地?zé)o線電信號(hào)(通常以300kHz左右的長(zhǎng)波頻率)廣播。使用GPS可觀測(cè)值的差分來(lái)計(jì)算客戶(hù)接收機(jī)位置的副作用是確定的是接收機(jī)相對(duì)于基準(zhǔn)站的位置(即所謂的基準(zhǔn)站與客戶(hù)接收機(jī)之間的基線向量)，而不是絕對(duì)位置。DGPS背后的基本思路是限制可獲得精度的誤差在一定程度上存在于基準(zhǔn)站和客戶(hù)接收機(jī)兩者處的GPS信號(hào)中(在算術(shù)上，誤差是相關(guān)的)。這意味著當(dāng)差值被形成時(shí)，基準(zhǔn)站和客戶(hù)接收機(jī)兩者共有的誤差通過(guò)減法而被抵消。DGPS因此依賴(lài)于以下假設(shè)，即基準(zhǔn)站和客戶(hù)接收機(jī)兩者處的誤差相同。
[0011]當(dāng)然，這種假設(shè)僅在客戶(hù)接收機(jī)與基準(zhǔn)站位于相同地理位置時(shí)才完全成立。當(dāng)接收機(jī)很靠近時(shí)，誤差高度相關(guān)，并且在這種情況下，差分校正的應(yīng)用可以導(dǎo)致顯著改善的定位精度。但是，這種改善在基準(zhǔn)站與客戶(hù)接收機(jī)之間的地理間隔增加(并且空間相關(guān)降低)時(shí)降低，并且當(dāng)兩者之間的距離超過(guò)幾十公里時(shí)，有利效果被大大降低。
[0012]通過(guò)這種方式抵消的主要誤差是由電離層所產(chǎn)生的那些誤差，因?yàn)楫?dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)以略微的系統(tǒng)方式失真，其中電離層是最重要的。兩個(gè)誤差源可以在短時(shí)間跨度上局域地發(fā)生變化，主要是由于電離層閃爍和對(duì)流層變化，諸如空氣濕度，因此當(dāng)基準(zhǔn)站與客戶(hù)接收機(jī)之間的距離增加時(shí)，能夠通過(guò)DGPS抵消的GPS誤差的公共性可以很大地變化。
[0013]因此，為了獲得有效的差分校正，需要基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供局域覆蓋。這又意味著基準(zhǔn)站需要被考慮作為用于依賴(lài)于DGPS來(lái)進(jìn)行正確操作的任何系統(tǒng)的局域基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。對(duì)定位精度的要求越高，基準(zhǔn)站的網(wǎng)格就需要越精細(xì)。
[0014]因此，該EP0952557A提出了使用DGPS的位置校正，可獲得的位置精度強(qiáng)烈依賴(lài)于基準(zhǔn)站的密集度。此外，DGPS的一個(gè)缺點(diǎn)是可獲得的位置精度在不同地理區(qū)域中可能不同。
[0015]與DGPS相反，SBAS背后的思想是利用大量衛(wèi)星監(jiān)控站，其中衛(wèi)星監(jiān)控站計(jì)算增強(qiáng)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)可以通過(guò)衛(wèi)星、而不是局域基準(zhǔn)站被散發(fā)以到達(dá)更廣區(qū)域中的用戶(hù)。SBAS的主要目的之一是消除了對(duì)局域基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)的需要。因此，使用SBAS將意味著不依賴(lài)于局域基礎(chǔ)設(shè)施。
[0016]SBAS的原理是使用大量戰(zhàn)略定位RMS站(測(cè)距和完整性檢測(cè)站！Ranging andIntegrity Monitor Stat1ns)來(lái)觀測(cè)GPS星座。RMS接收GPS信號(hào)，并將可以從GPS可觀測(cè)值確定的位置評(píng)估與RMS的已知位置相比較。這被用于形成被從RMS發(fā)送到中央處理中心的校正值。在EGNOS系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被收集在任務(wù)控制中心中，其中在任務(wù)控制中心中，數(shù)據(jù)被用于計(jì)算(I)衛(wèi)星軌道的長(zhǎng)期誤差、(2)衛(wèi)星時(shí)鐘的短息和長(zhǎng)期誤差、(3)電離層校正網(wǎng)格、以及(4)完整性信息。這些被組合以形成EGNOS增強(qiáng)數(shù)據(jù)集。
[0017]對(duì)于提高定位精度，電離層校正網(wǎng)格是最重要的特征。RMS網(wǎng)絡(luò)所進(jìn)行的連續(xù)觀測(cè)流被用于形成對(duì)于由RMS站覆蓋的區(qū)域(對(duì)于EGNOS是整個(gè)歐洲)的電離層中TEC(電子總量)的“地圖”。TEC是沿通過(guò)電離層的信號(hào)通路的一平方米橫截面的柱中的電子數(shù)量，并且這精確地描述了電離層施加在GPS信號(hào)上的誤差。
[0018]TEC地圖被發(fā)送到地球同步SBAS衛(wèi)星，其中地球同步SBAS衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)TEC地圖以為客戶(hù)接收機(jī)提供它們進(jìn)行電離層效應(yīng)校正所需的信息。使用TEC地圖，客戶(hù)GPS接收機(jī)可以計(jì)算“穿透點(diǎn)”以及用于位置計(jì)算的每個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的延遲，然后校正數(shù)據(jù)用于位置確定的更高精度，其中“穿透點(diǎn)”即GPS衛(wèi)星信號(hào)穿透電離層的點(diǎn)。
[0019]在SBAS中，監(jiān)控站不提供單個(gè)孤立的校正，而是來(lái)自所有站的數(shù)據(jù)一起被組合以計(jì)算用于寬區(qū)域的校正地圖。然后，每個(gè)單個(gè)接收機(jī)通過(guò)使用該數(shù)據(jù)來(lái)校正其自身的位置。通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)的精度甚至比DGPS更好，但是客戶(hù)接收機(jī)非常靠近基準(zhǔn)站的情況除外，在這種情況下DGPS可能比SBAS更好。
[0020]總之，SBAS的關(guān)鍵是所應(yīng)用的校正是基于客戶(hù)接收機(jī)位置計(jì)算的，并且這與監(jiān)控站位于何處無(wú)關(guān)。這提供了不依賴(lài)于局域基礎(chǔ)設(shè)施的廣覆蓋。在基于差分基準(zhǔn)站的傳統(tǒng)DGPS中不提供TEC地圖，因此在DGPS中，電離層誤差的減小僅取決于與基準(zhǔn)站的接近程度。與DGPS不同，可以預(yù)計(jì)SBAS在整個(gè)寬區(qū)域中表現(xiàn)一致而與基準(zhǔn)站無(wú)關(guān)。
[0021 ] 由于在DGPS和SBAS系統(tǒng)中所使用的無(wú)線電頻率，DGPS和SBAS的實(shí)際實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)方式上是不同的。DGPS使用300kHz左右的長(zhǎng)波無(wú)線電傳輸，這相當(dāng)于Ikm左右的波長(zhǎng)，而GPS使用UHF無(wú)線電頻率1575.42MHz作為GPS LI載波，這相當(dāng)于僅僅19.029cm的波長(zhǎng)。這意味著利用通常的GPS貼片天線來(lái)接收DGPS信號(hào)實(shí)際上是不可行的，因?yàn)镚PS天線的幾何和物理尺寸由19.029cm波長(zhǎng)的某個(gè)分?jǐn)?shù)(certain fract1n)決定，其中該分?jǐn)?shù)又由天線中所使用的陶瓷材料的介電特性決定。
[0022]GPS頻率允許使用便宜的緊湊的低剖面(low-profile)天線，諸如陶瓷微帶貼片天線，而波長(zhǎng)比其更長(zhǎng)大約5000倍的DGPS信號(hào)需要完全不同的天線技術(shù)，即大很多的、更貴的大型的鞭形或基于鐵氧體磁芯線圈的天線。
[0023]另一方面，SBAS信號(hào)在與GPS信號(hào)相同的載波頻率上被廣播，因而允許相同的GPS天線和無(wú)線電前端被用于SBAS接收。因此，使用DGPS將導(dǎo)致非常不同的接收機(jī)硬件體系架構(gòu)，其比基于SBAS的接收機(jī)的更復(fù)雜并且更貴。
[0024]可以被看作本發(fā)明的一個(gè)目的的還在于，提供用于確定諸如車(chē)輛這樣的可移動(dòng)單元的位置的一種經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)和方法，其中靜態(tài)水平精度接近標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛寬度的一般。
[0025]本發(fā)明的另一目的是提供一種系統(tǒng)和方法，其是基本上獨(dú)立于局域基礎(chǔ)設(shè)施的基本上自包含的系統(tǒng)和方法。所需要的唯一局域基礎(chǔ)設(shè)施是在期望進(jìn)行系統(tǒng)操作的地方可容易獲得的蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
[0026]本發(fā)明的再一目的是提供一種系統(tǒng)和方法，其與例如車(chē)輛的位置確定組合地還提供與位置交通相關(guān)的費(fèi)用的自動(dòng)支付或登記，諸如停車(chē)費(fèi)和/或與道路定價(jià)相關(guān)的公路稅。
[0027]本發(fā)明的還一目的是提供在需要時(shí)容易維護(hù)和更新的一種系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]在其最一般的方面中，本發(fā)明涉及用于自動(dòng)支付或自動(dòng)登記車(chē)輛的交通相關(guān)費(fèi)用的系統(tǒng)或方法，其中費(fèi)用例如是停車(chē)費(fèi)或與道路定價(jià)相關(guān)的公路稅。為了以可接受的方式支付或登記交通相關(guān)費(fèi)用，車(chē)輛的準(zhǔn)確位置必須是能夠確定的。此外，為了從各種交通或法律機(jī)構(gòu)獲得對(duì)這樣的系統(tǒng)和方法的相關(guān)許可，車(chē)輛的位置必須是能夠以接近標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛寬度一半的精度被確定。
[0029]在上述情況中，自動(dòng)支付應(yīng)該被認(rèn)為是指在給定事件已經(jīng)發(fā)生之后立即進(jìn)行的財(cái)務(wù)交易。例如，支付停車(chē)費(fèi)形式的財(cái)務(wù)交易可以緊隨車(chē)輛從停車(chē)點(diǎn)開(kāi)出之后。要支付的數(shù)額可以取決于停車(chē)點(diǎn)的位置以及車(chē)輛在特定位置已經(jīng)停放的時(shí)間。支付可以通過(guò)從車(chē)輛所有者銀行帳戶(hù)中提取該數(shù)額來(lái)進(jìn)行。
[0030]自動(dòng)登記是指上述財(cái)務(wù)交易可能不是緊隨給定事件之后。例如停車(chē)費(fèi)的支付可以累計(jì)一段時(shí)間，例如一個(gè)月，如從信用卡安排中已知的那樣。因此，累計(jì)的停車(chē)費(fèi)每月收取一次，通常是在月底收取，并且將要支付的總額被從所有者銀行帳戶(hù)中提取。
[0031]類(lèi)似地，公路稅也可以自動(dòng)支付，或者自動(dòng)累計(jì)在寄存器中并隨后在每個(gè)月的月底開(kāi)出賬單用于自動(dòng)支付。
[0032]上述目的通過(guò)在第一方面中提供一種用于自動(dòng)支付車(chē)輛停車(chē)費(fèi)的方法而實(shí)現(xiàn)，所述方法包括如下步驟:
[0033]--確定車(chē)輛將被停放的位置，所述車(chē)輛位置的確定應(yīng)用來(lái)自第一位置確定系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的位置校正系統(tǒng)的信息，
[0034]——確定車(chē)輛已經(jīng)被停放的時(shí)間，以及
[0035]一一使用車(chē)輛與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)鏈路完成支付交易，支付交易根據(jù)所確定的車(chē)輛位置和停放時(shí)間來(lái)完成。
[0036]構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的步驟可以主要被實(shí)現(xiàn)為芯片中、諸如ASIC中的軟件。
[0037]通過(guò)應(yīng)用來(lái)自諸如GPS這樣的基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)的信息，第一位置確定系統(tǒng)可以確定車(chē)輛的第一位置。通過(guò)應(yīng)用例如基于GPS的系統(tǒng)，時(shí)間也是可得到的。這樣的第一位置確定以大約3到20米的精度確定車(chē)輛的位置，如已經(jīng)提到的那樣，該精度對(duì)于自動(dòng)支付系統(tǒng)是不夠的。為了改進(jìn)該精度，基于網(wǎng)絡(luò)的位置校正系統(tǒng)可以通過(guò)應(yīng)用來(lái)自諸如EGNOS這樣的位置校正系統(tǒng)的信息，確定對(duì)于所確定的車(chē)輛第一位置的校正值。在車(chē)輛位置的最終確定中結(jié)合校正值就可以以0.8米這里高的水平精度被確定。
[0038]所應(yīng)用的來(lái)自位置校正系統(tǒng)的信息可以經(jīng)由可以是基于GSM的無(wú)線鏈路的數(shù)據(jù)鏈路被提供。因此，基于GSM的無(wú)線鏈路可以被設(shè)置以提供校正值，使得車(chē)輛位置可以以
0.8米高的精度被確定。此外，基于GSM的無(wú)線鏈路可以被用于車(chē)輛與服務(wù)器之間的通信，以便確保停車(chē)費(fèi)的正確支付。
[0039]為了確保例如停車(chē)費(fèi)的正確支付，需要知道精確的停車(chē)時(shí)間、即車(chē)輛停放的時(shí)間。該信息可以以多種方式被提供。例如，車(chē)輛位置的確定可以在車(chē)輛點(diǎn)火裝置關(guān)閉時(shí)被觸發(fā)。因此，當(dāng)點(diǎn)火裝置被關(guān)閉時(shí)，車(chē)輛位置可以被確定。與所確定的車(chē)輛位置相關(guān)的信息可以被通信到服務(wù)器，并且在所確定的位置落在要支付停車(chē)費(fèi)的場(chǎng)、區(qū)、帶或時(shí)間內(nèi)的情況下，在車(chē)輛停放時(shí)間、即車(chē)輛已經(jīng)被停放的時(shí)間已經(jīng)被確定時(shí)進(jìn)行支付交易。
[0040]車(chē)輛已經(jīng)停放的時(shí)間的確定可以被確定為車(chē)輛點(diǎn)火裝置關(guān)閉的時(shí)間?？商鎿Q地，車(chē)輛已經(jīng)停放的時(shí)間的確定可以被確定為車(chē)輛點(diǎn)火裝置