专利名称：带有gps车辆的监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测系统，用于监测在道路上行驶的带有定位系统如卫星导航系统(GPS)或定向系统的车辆，该检测系统具有以下特征a)一装置，车辆利用该装置将其接收的坐标信号传送到监测系统，b)其中，该监测系统包括一个计算机单元；c)计算机单元的一个存储器中存储有一幅数字式的道路图，d)其中，将道路图中选出的道路划分成适当的段；e)每段再划分成数字式矩形区，f)为每个所监测到的车辆的坐标分配矩形区的装置，g)每段分别具有适当长度的矩形区；h)矩形区覆盖行车道路。
本发明还涉及一种方法，用于监测在道路上行驶的带有定位系统如卫星导航系统(GPS)的车辆，该方法具有以下步骤a)将接收到的坐标信号传送到带有其存储器内存有数字式道路图的一个计算机单元的一个监测系统，b)将道路图中所选择的道路划分成适当的段；e)将每段再划分成数字式矩形区，f)将矩形区分配给所分别监测到的车辆的坐标，g)分别将适当长度的矩形区分配给每段；h)将矩形区覆盖于行车道路上。
背景技术：
在例如高速公路、高架桥或隧道等特定道路的使用方面，一些国家早已采取收费管理的办法。这种也称为养路费的道路使用费通常是在特定地点收取，高速公路上一般是在出口的收费站收取。这种做法可做如下概述司机驾车首先来到高速公路的入口，然后从他所要驶入的高速公路的收费站领取例如缴费卡。在离开高速公路时，出口的收费站根据缴费卡确定其行驶的路程并收取相应的费用。
在其它一些国家在边境处向过境游客出售一种公路税磁盘。购买了这种公路税磁盘的人才能使用例如高速公路这种特定道路。
两种方法各具优缺点。利用收费站收费，人员相对密集，因为在收费站收费需要很多劳动力。但收费站与实际行车路程相关。利用收费站收取道路使用费的另一个缺点是，在交通高峰时，收费站是交通拥堵的起点。使用公路税磁盘的方法虽然不需要特别多的劳动力，因为公路税磁盘在各处商店都可买到，但却涉及到即使仅短程使用需要交费道路的所有人。也就是说，为短程使用要付很高的费用。
征收道路使用费的另一方法是采用无线电的监测系统，其中结算通常是在后期进行。欧洲专利文献EP 0 730 728公开了这样一种监测系统。所要监测的车辆在这里具有接收卫星定位信号的装置。由此来确定车辆当时的地理位置。相应的坐标通过无线电传送到一个计算机装置。在该计算机装置中，以矢量图存有道路图的数字式图像。从中选择出的一些道路中作为收费的。将收费道路划分为单独区域。在每个区域上设置多个适当长度的矩形段，使得每个全部区域都被覆盖。根据道路分布的类型，这些段具有不同的长度，其中，段的长度始终与区的长度相同。为了矩形区的数量不至于太多，矩形区的设置宽于道路本身。由此，即使更小的弯道也被自动覆盖，不需要再将区分成更细的段。这样就节省了存储空间并因此也节省了计算时间，因为不必像非常细地划分段时那样处理那么多的数据。通过优化对于每个区域分配适当的段长度，从而尽可能少地保持计算机装置中所需存储量。只要所监测车辆的坐标进入到一个这种段内，就要计费并受到监测。车辆一旦离开该段，就不会继续计费。
这种区和段的构成具有严重缺陷一旦不收费的道路距收费道路足够近，免费道路上的车辆就会突然驶入收费监测区内。该“临界区”因此目前是收费监控中的空白。也就是说，一个区域在这种“临界区”要么之前要么之后开始。
发明内容
本发明的目的因此在于，消除现有技术的缺点并提供一种系统和一种方法，其中在监测车辆时考虑到这种“临界区”。在此方面，所使用的存储空间尽可能优化地得到充分利用。
依据本发明该目的由此得以实现，即在对于带有一个上述类型定位系统的车辆进行监测的一个监测系统中i)对于每个段各自具有适当宽度的矩形区。
此外，该目的通过对于带有一个上述类型定位系统的车辆进行监测的一方法得以实现，具有以下步骤j)为每段各自分配适当宽度的矩形区。
迄今为止，对车辆监测重要的道路作为数字式道路图存储在一个或多个计算机中。这种数字式道路图特别是由地理图资料的供应商提供。出于存储空间和计算时间的原因，为了不必将行车道路的各个点都记录在计算机中，将所考虑的道路划分成段。在这些段上再以适当的方式设置矩形区或者矩形段。矩形区各自对每个段尺寸始终相同。但矩形区目前始终仅以相同的宽度设置。
本发明的原则是也可以为每段适当改变该矩形区的宽度。由此该矩形区可以匹配于临界区。“临界区”的表述方式应理解为数字式道路图的以下的这种区域即至少两个区域如此紧密毗邻，使得其中车辆不受监测的区域与所要监测的区域交织。两个紧密毗邻延伸的道路可以形成这样的临界区，例如与高速公路直接平行分布的公路，其中，高速公路是一个所要监测的区域，而公路不是。要监测的只是高速公路上的车辆。通过矩形区在宽度上的配合可以考虑到这种状况，而无需耗费更多的存储器和与此相关的计算时间。尽管如此，全部路线上的车辆都会受到监测。而在现有技术中，这种临界区对监测来说是个空白。
本发明证明具有优点的方案是段具有不同的长度。按照这种方式，该系统非常灵活并可以变化。可以将这些段设置在一种长度上，这种长度保证尽可能优化地充分利用计算存储器和与此相关的计算时间。具有优点的是，在高速公路情况下-例如从出口到出口-选择这些段。
在依据本发明监测系统的一优选方案中，所选择的道路为收费道路，例如高速公路。该监测系统可以按这种方式用于监控收费道路。使用受到监控道路的每个车辆由依据本发明的系统进行监测并缴纳相应的费用。
当进入监测系统时，该系统必须开始工作。为此，在一种适用的实施方式中具有只要坐标信号进入矩形区便开始监测车辆的装置。类似的是该监测系统也必须停止工作。这一点具有优点的是通过适当的装置使得当坐标信号离开一个矩形区时它便停止监测车辆。
为了能够明确分配车辆和所监测的坐标，在一优选的实施方式中设有识别装置，它将用于明确识别所监测车辆的个性化识别信号发送到监测系统。由此明确确定所监测的坐标属于哪辆车，以及必要时应向哪辆车收取道路使用费。因此，在本发明的一实施方式中设有对被监测车辆进行分配收费的装置。
此外在本发明一优选的实施方式中，设有用于测取车辆在一个矩形区内驶入角和/或者驶出角的装置。借助驶入或驶出角，可以获得确认车辆是否处于一个所要监测的区域内的附加评判依据。在一个交叉路口范围内，如果该道路仅为交叉路口的话，例如车辆一般不会平行于道路移动。因此，该车辆具有相对于所要监测的区域特定的驶入角或驶出角。如果处于事先确定的角距离内的车辆进入所要监测的区域，那么监测系统将该车辆仅视为经过交叉路口的车辆。
此外，在一优选的实施方式中具有优化或减少数据量、特别是道路数据、段数据和矩形区数据的装置。该装置可以包括例如适当的压缩算法，由此可以相当紧凑地保持数据。
在本发明另一具有优点的方案中，数字式道路图作为矢量数据存在。这样保证在计算机中简单地处理道路图数据。对数字式道路图可以采用一种任意的比例，而无需改变矢量数据、也就是数字式道路图的基本信息。
此外，还设有用于确定公差范围的装置，在该范围内开始或停止监测车辆。由此防止尽管可能进入所要监测区域的边缘、但还不应受到监测的车辆在监测时予以考虑。在此方面证明具有优点的是，为开始和停止监测规定某种公差范围。
依据本发明方法证明具有优点的方案是，为这些段分配适当的长度，其中该长度可以不同。该方法另一方面提出，收费道路选择为重要道路。
在本方法一种合适的方案中，在高速公路或者类似高速公路道路的情况下，将道路从出口到出口划分成段。这样使依据本发明的方法易于操作。
在该方法中具有优点的是，只有坐标信号进入矩形区才开始监测车辆，或坐标信号离开矩形区时就停止监测车辆。这样可以防止连续跟踪所要监测的车辆。在另一具有优点的方案中，为将坐标明确分配到一个车辆，将用于明确识别所监测车辆的识别信号发送到监测系统。只要所监测的坐标分配给一个车辆，那么该车辆也同样分配相应的收费。
具有优点的是，与依据本发明的监测系统类似，即使在依据本发明的方法中也确定车辆驶入或驶出矩形区所采用的驶入角和/或者驶出角。
在本方法一优选的方案中对于数据特别是道路数据、段数据和矩形区的数据进行优化或数据缩减。所述优化可以通过适当的装置进行，数据的缩减可以通过采用压缩算法的数据压缩进行。
与依据本发明监测系统的方案类似，在依据本发明的方法中，数字式道路图的数据同样最好作为矢量数据存储在计算机单元的存储器中。若是矢量数据记录，在例如放大或者缩小道路图局部时不会丢失信息。
具有优点的是，在依据本发明的方法中的一种方案，也确定开始或停止监测车辆的公差范围。通过这种措施仅监测真正处于待监测范围内的车辆。
其他优点是从属权利要求的主题。
图1以简图示出收费高速公路和免费服务区矢量图数字式道路图的局部；图2以简图示出收费高速公路和免费公路矢量图数字式道路图的局部；以及图3示出依据本发明监测系统的工作原理。
具体实施例方式
图1以简图示出矢量图数字式道路图的局部，该例如存在于一个依据本发明监测系统的一个计算器单元存储器中。原则上说，只有道路图由根据仅用线条连接表示的光滑坐标组成的情况下，才会采用矢量图。道路图的坐标存储在表格中。通过适当的坐标转换，这种局部可以用任意尺寸显示，而不会像例如象素图中那样，在放大或者缩小时会丢失信息。
依据本发明的监测系统特别是用于监测使用收费道路的那些车辆。另外也可用于例如警方监视的特定车辆。同时这样一种监测系统还可起到防盗作用，因为该车辆的位置和识别信号不断发送。此外，这样一种监测系统原则上也可以例如用于交通管制或控制。通过对所监测数据的分析，可以调节可控制的速度指示牌，以防止车辆过于密集造成拥堵。
图1实施例的车辆带有一个卫星导航系统(GPS＝Global PositioningSystem)。通过该卫星导航系统能够获得车辆瞬时位置的坐标。这些车辆可以通过例如无线电将其位置的坐标连续发送到监测系统。然而除了坐标信号外，这些车辆还必须发送识别信号，监测系统通过这些信号可以明确识别该车辆。监测系统具有一个相应的接收和处理装置，用来接收和处理坐标信号和识别信号。处理装置由一个或多个计算机组成，需要时可以相互联网。在计算器的存储器中存有数字式道路图资料，其中包括供货商提供的资料。图1所示因此相当于道路图局部的数字式图像。
图1中10表示作为蛇形路段示出的收费高速公路。12和14为高速公路10的入口。16和18为高速公路10的出口。高速公路10旁还设有一个服务区20，高速公路10的出口22与其相通。车辆从服务区20经过入口24返回高速公路10。与高速公路10为收费区相反，所述服务区为一个免费区。高速公路10划分成适当的段26，28，30，32和34。高速公路10的段26，28，30，32和34通过垂直的虚线表示。在这些段26，28，30，32，34或者也称为区的内部，矩形区36，38，40，42和44位于高速公路10的路线上。
每段26，28，30，32和34的矩形区36，38，40，42，44设计成不同的长度46和宽度48，而且由此它们以适当的方式与段26，28，30，32，34相配合。它们的长度46和宽度48各自为每段26，28，30，32，34这样确定尺寸，使得尽可能少地使用矩形区36，38，40，42，44，以便尽可能少的耗用计算机的存储空间。但每段26，28，30，32，34的矩形区36，38，40，42，44大小始终相同。
因为若矩形区48过宽容易覆盖不再属于收费段30的区域-例如本实施例中的服务区20-所以，在那里在矩形区48必须相对变窄(也就是变小的宽度48)，由此使矩形区48不会与该区域重叠。而与此相返其他段矩形区26，28，32，34的尺寸可以明显加宽。
只要一个车辆所发送到达监测系统的坐标处于这样一个矩形区36，38，40，42，44内，就对该车辆收取道路使用费。由此开始进行收费监测。只有当离开矩形区36，38，40，42，44时才停止收费监测。借助车辆发送的识别信号，可以明确向该车辆收取其在收费高速公路10上所行驶路段的费用。
图2如示出的情况与图1类似。蛇形粗线段也是收费高速公路10。取代服务区20的是示出作为免费区域的多个公路50，52，54。公路50至少处于紧靠高速公路10的部分区域内。公路52，54与高速公路10交叉。收费的高速公路10划分成段56，58，60，62。每一段56，58，60，62与图1相似具有适当长度46和48的单独矩形区64，66，68，70。在段58的区域内，为了不与公路50重叠，矩形区66设计得非常窄。也就是说，公路50紧靠高速公路10分布。否则对于驶过公路50的车辆来说，虽然不需收费，但仍可能要收费。收费监测与图1的上述方式完全一样。
因为车辆必然要驶过与高速公路10交叉的公路52或54，所以也必将对这些车辆收费，因为它们进入了高速公路10的收费区，尽管只是暂时的，但也开始收费。为避免这种不合理的收费监测，这些以几乎垂直角度进入收费区的车辆被排除在监测范围之外。需要时也可以将在收费区内的停留时间作为判断依据。如果车辆在收费区内仅停留片刻，那么该车辆被排除在收费监测之外。
如上述已经指出的那样，现借助图3简要介绍依据本发明监测系统或监测车辆的方法的基本工作原理。一个车辆72从一个卫星定位系统接收到与其准确位置相关的数据。该车辆72通过无线电76发送其位置坐标，如箭头78所示，以及个性化的识别信号，如箭头80所示。这些定位坐标78和识别信号由一个监测系统84的接收装置82接收。在该监测系统中，借助矢量图中的地理图86(如图1和图2所述)来确定车辆72的瞬时位置是否收费，如方框88所示。如果收费，向通过识别信号80识别的车辆户头分配道路使用费，如方框90所示。然后账单可以自动提供给车主，如方框92所示。
权利要求
1.一种用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)如卫星导航系统(GPS)或定向系统的车辆(72)的监测系统(84)，该监测系统具有以下特征a)装置(76)，一个车辆利用该装置将其接收的坐标信号(78)传送到监测系统(84)，b)其中，该监测系统(84)包括一个计算机单元；c)在计算机单元的一个存储器中存储有一个数字式的道路图(86)，d)其中，将道路图(86)中选出的道路(10)划分成适当的段(26，28，30，32，34)；e)每段(26，28，30，32，34)再划分成数字式矩形区(36，38，40，42，44)，f)用于为每个所监测车辆(72)的坐标分配矩形区(36，38，40，42，44)的装置，g)每段(26，28，30，32，34)分别具有适当长度(46)的矩形区(36，28，40，42，44)；h)矩形区(36，28，40，42，44)覆盖行车道路，其特征在于，i)每个段(26，28，30，32，34)分别设有适当宽度(48)的矩形区(36，38，40，42，44)。
2.按权利要求1所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，段(26，28，30，32，34)具有不同的长度(46)。
3.按权利要求1或2所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，所选择的道路为收费道路，例如高速公路(10)。
4.按权利要求3所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，从出口(16，18)到出口(16，18)设置段(26，28，30，32，34)。
5.按权利要求1-4之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，设有装置，该装置只有在坐标信号(78)进入矩形区(36，38，40，42，44)时才开始监测车辆(72)。
6.按权利要求1-5之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，设有装置，该装置在坐标信号(78)离开矩形区(36，38，40，42，44)时即停止监测车辆(72)。
7.按权利要求1-6之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于识别装置，该识别装置将用于明确识别所监测的车辆(72)的识别信号(80)发送到监测系统(84)。
8.按权利要求1-7之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，设有为所监测的车辆(72)分配计费(90)的装置。
9.按权利要求1-8之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，设有用于确定车辆(72)到一个矩形区(36，38，40，42，44)内驶入角度和/或驶出角度的装置。
10.按权利要求1-9之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于用于优化或缩减数据量、特别是道路数据、段(26，28，30，32，34)数据和矩形区(36，38，40，42，44)的数据的装置。
11.按权利要求1-10之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，数字式道路图作为矢量数据存在。
12.按权利要求1-11之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的监测系统(84)，其特征在于，设有用于确定一个公差范围的装置，在该范围内开始或停止监测车辆(72)。
13.用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)、如卫星导航系统(GPS)的车辆的方法，具有以下步骤a)将接收到的坐标信号(78)传送到带有一个其存储器内存有一个数字式道路图(86)的计算机单元的一个监测系统(84)，b)将道路图(86)中所选择的道路(10)划分成适当的段(26，28，30，32，34)；e)将每段(26，28，30，32，34)再划分成数字式矩形区(36，38，40，42，44)，f)将矩形区(36，28，40，42，44)分配给所分别监测到的车辆(72)的坐标(78)，g)分别将适当长度(46)的矩形区(36，38，40，42，44)分配给每段(26，28，30，32，34)；h)将矩形区(36，38，40，42，44)覆盖行车道路(10)，其特征在于，i)为每个段(26，28，30，32，34)各自分配适当宽度(48)的矩形区(36，38，40，42，44)。
14.按权利要求13所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，为段(26，28，30，32，34)分配适当的长度，其中该长度可以不同。
15.按权利要求13或14所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，将收费道路(10)选择为主要道路。
16.按权利要求15所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，在高速的公路或者类似高速公路道路的情况下，将道路从出口(16，18)到出口(16，18)划分成段(26，28，30，32，34)。
17.按权利要求13-16之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，只有当坐标信号(78)进入矩形区(36，38，40，42，44)时才开始监测车辆(72)。
18.按权利要求13-17之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，当坐标信号(78)离开矩形区(36，38，40，42，44)时停止监测车辆(72)。
19.按权利要求13-18之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，将用于明确识别所监测车辆(72)的识别信号(80)发送到监测系统(84)。
20.按权利要求13-19之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，对所监测的车辆(72)分配计费。
21.按权利要求13-20之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，确定车辆(72)驶入或驶出矩形区(36，38，40，42，44)的驶入角度和/或驶出角度。
22.按权利要求13-21之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，优化数据或缩减数据、特别是道路数据、段数据和矩形区(36，38，40，42，44)的数据。
23.按权利要求13-22之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，数字式道路图作为矢量数据存储在计算机单元的存储器中。
24.按权利要求13-23之一所述的用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的车辆(72)的方法，其特征在于，确定开始或停止监测车辆的公差范围。
全文摘要
一种用于监测在道路(10)上行驶的带有一个定位系统(74)的监测系统(84)以及用于监测车辆(72)的监测系统(84)，该监测系统将其接收的坐标信号(78)传送到监测系统(84)，将数字道路图(86)中选出的道路(10)划分成适当的段(26，28，30，32，34)；每段(26，28，30，32，34)再划分成数字式矩形区(36，38，40，42，44)，方式是可以定位已经监测到的相应车辆(72)的坐标分配矩形区(36，38，40，42，44)。
文档编号G07B15/06GK1592918SQ02820097
公开日2005年3月9日 申请日期2002年8月21日 优先权日2001年10月11日
发明者F·夸蒂尔 申请人:沃达方尼股份公司