[发明专利]隐私的和可审计的车辆定位系统及用于该系统的机载设备

说明书

技术领域

本发明所处的领域是全球导航卫星系统(GNSS)接收机及相关应用。 

背景技术

在道路、街道、高速公路或停车地点出现的汽车拥堵是由于对这些设施的过量需求，并且会对企业的商业及个人生产力、以及居住在产生拥堵道路和区域附近和周边地区中的人们产生不利的影响。汽车拥堵也提高了有害的汽车排放的级别，且该排放对空气质量和人类健康具有影响，并会在该局部地区集中或可能更广泛地扩散。另外，由于行进在拥堵设施上的汽车的碰撞，汽车拥堵会增加人的伤亡或者财产损失的风险。 

由于汽车越来越节油或使用代用燃料，因而通过燃油税对道路建设、运营和保养进行经济上的支持的能力也变弱了。另外，燃油税收并不在拥堵和非拥堵的道路和时间进行区分，因而使得道路管理部门无法设计用于控制拥堵的定价信号(定价信号能用于告知驾驶者在拥堵的地区或在拥堵的时间驾车的成本更高)。 

由于这些原因，道路管理部门及政府正在研究和准备迫切的变化：在有权开放(自由)使用道路的减少以及更全面的道路以及停车定价计划的增加。 

从2003年起，就已经期待诸如但不限于国家、地区、州、省和直辖市的许多行政区域会开始进行大区域道路收费以及停车收费，无论目的是控制汽车拥堵、汽车排放和/或提高税收。 

为实现该目标而选择的技术是全球导航卫星系统(GNSS)。诸如GPS、GLONASS、Galileo以及计划中的Compass的GNSS系统具有广泛的应用。这些应用的范围从飞机和武器的引导变化到金融交易的 精确授时。其中还包括数十种其它应用，例如勘测、跟踪、财产管理和众所周知的陆地、水上以及个人导航。每种应用都具有不同的正确性、精度、速度和成本需求。 

利用GNSS系统信号来对如道路或停车场所的使用进行收费的工作具有特殊的限制体和需求，而基于GNSS的导航系统和财产跟踪系统无法满足上述需求，具体地，完全有效的系统必须： 

1.记录用于收费的道路利用，而不考虑收费体系，包括道路段、地区、区域、隔离、基于的距离、拥堵定价、时间、位置以及持续时间； 

2.记录停车的使用，包括地面停车场、停车库以及街道停车的； 

3.记录责任保险，包括时间、距离、速度、加速度、拥堵以及位置； 

4.在建筑物多的地区工作，在该地区无线电信号会被多路严重地干扰； 

5.在车辆静止时工作； 

6.在车辆行驶至速度为150mph时工作； 

7.在车辆频繁地改变速度时(如在严重拥堵时)工作； 

8.防止被篡改； 

9.包含一种设备，该设备能够远距离地报告其有关被篡改或偶然故障的运行状态； 

10.不具有用于输入的用户界面(为了安全以及更高的可靠性)； 

11.能够进行短距离的无线通信，以便向用于应用(包括第三方应用)的独立的本地设备传送数据，而该本地设备本身可以具有用户界面； 

12.能够进行长距离无线通信； 

13.能够进行匿名操作，以便保护车辆所有者或操作者的ID和个人信息； 

14.根据EU或其它权力部门的要求能够共用，EU或其它权力部门要求与现有的电子通行费收费(ETC)系统的共用性； 

15.能够区分多径不严重的任何地方(例如在城市中央商务区以 外)的相邻的行驶车道； 

16.能够反向(negative)付费，例如来奖励未在交通高峰期使用的车辆； 

17.能够从车辆供给的单个数据分散应付费用/收费，这是由于存在多个收费部门、多个停车管理者以及至少一个保险公司。 

对于这些要求，目前还没有一套完整的解决方案。 

在用于道路收费和保险记录系统的部署中，在试验和甚至全部系统中已经存在采用GNSS的设备的大量示例。但是，这些示例都无法在粗糙信号环境中令人满意地工作，特别是在最迫切需要这些系统的市区的“城市峡谷”中。具体地，现存设备具有一个或多个的下述问题。这些设备： 

1.在陡峭地形或多建筑物地区(“城市峡谷”)中无法令人满意地工作； 

2.无法提供可审计的证据性记录，例如在非可反驳的财务应用中需要的(例如，对道路或停车使用的收费)； 

3.由于其要求不稳定的机载数据(比如，将在用于导航的误差覆盖算法中使用的地图，其被称为“地图匹配”)，从而难以保持；