나 해로운지를 추정 가능하고 어디서 어떻게 - na haelounjileul chujeong ganeunghago eodiseo eotteohge

본 발명은 종래기술에 대한 10가지 개선에 집중한다. 이들 능력의 각각은 온 -보드 하드웨어 기기에서 완전히 또는 부분적으로 구현된다. 이것으로부터의 변화들은 아래에서 각각의 능력을 위한 설명으로 기술된다.

하나로 합쳐서, 8개의 제1요소들의 핵심 가치는, 온보드 위치 추정치들이 더 정확하며(여행의 도로나 레인에 더 가깝거나 또는 주차 지점에 더 가까움), 더 좋게 행동하며(더 정확한 거리 측정에 더 원활하며), 가격 지도(price map)에 대한 유별나게 급속한 매칭에 순종하며, 훨씬 많이 압축가능하며(그래서 저장하며, 발송하고 처리하는 비용이 더 싸고), 매 초마다 충분히 감사가능(auditable)하다는 것이다.

본 발명의 가장 중요한 목표들 중의 하나는 도로의 사용을 충분히 정확하게 계량하여 다음과 같이 되도록 하는 것이다:

도로 사용에 대해 과잉 청구되는 차량은 없다. 다중경로 에러가 빌딩 집중 영역(도시 협곡)의 차량에 대해 잘못된 위치를 생성할 수 있으므로, 이 문제에 대한 구체적인 경감이 취해지지 않는 한, 부정확하고, 어쩌면 더 많은 요금이 청구될 수도 있다.

동일한 가격결정 체제 하에서 동일한 도로상에서 이루어지는 모든 여행은 동일한 액수로(매우 작은 에러 내에서) 사용료가 부과될 것이다. 우리는 이것을 "가격결정 불변성"이라고 한다.

어떤 부당한 요금 청구도 없는 것과 가격 불변성을 보장하는 이들 계산 때문에, 도로 당국은 어떤 수익 손실도 없다는 것을 확신할 수 있을 것이다.

10가지 개선점은 다음과 같다:

1. 수신기 자치 다중경로 경감(Receiver Autonomous Multipath Mitigation; RAMM): 다수의 GNSS 신호들에 관련된 보조 데이터 및 디지털 신호 처리 기법들을 사용하는 가혹한 신호 환경들에서 비용 효율적인 정확도를 위한 수신기 자치 다중경로 경감. 이것은 OBU에서의 전문화된 하드웨어 프로세서상에 충분히 구현된다.

2. 위치 추정치 특징묘사(position estimate characterization; PEC): RAMM 프로세스 동안 캡처된 에러 측정치들과 특유의 통계적 표현들을 사용하며, 그래서 프로세스 에러는 명백하고 매 측정(예를 들면 매 초)마다 경계가 정해지는, 위치 추정의 증거 보증을 위한 위치 추정치 특징묘사(characterization). 이것은 기기와 그것의 프로세스가 감사가능한 것을 보장한다. 이것은 OBU에서의 전문화된 하드웨어 프로세서상에 충분히 구현된다.

3. 이중 상태 핸들링: 수신기가 움직이는지 아니면 멈추어 있는지를 검출하는 것과 본 발명의 RAMM 및 EPC 프로세스들을 수신기의 움직임 상태에 의존하여 2가지 다른 방식들로 적용하는 것을 요구하는 단일 기기에서 정확하고 감사가능한 것들인 동적 위치확인("존로그") 및 정지 위치확인("파크로그"). 이것은 OBU에서의 전문화된 하드웨어 프로세서상에 충분히 구현된다.

4. 파크로그 ( parklog ): 특히 정지(주차된) 수신기들을 위한 요금정산을 위해 디자인된, 시작-시간, 끝-시간, 추정된 위치, 및 각각의 위치 추정치에 대한 무결성 측정치를 포함하여 각각의 주차 일화(episode)의 고도로 압축된 특징묘사. 이것은 OBU에서의 전문화된 하드웨어 프로세서상에 충분히 구현된다.

5. 존로그 ( zonelong ): 특히 움직이는(주행중인) 수신기들에 대한 요금정산을 위해 디자인된, 위치, 시간, 소재(location) 및 무결성 정보를 가지는 여행 세그먼트의 고도로 압축된 특징묘사. 구역(zone) 분해능은 2m2 내지 1000m2의 범위로 될 수 있다. 2m2 구역들은 레인마다 다른 가격결정을 위해 야외에서 HOT 레인들을 계량하는데 유용하며 50m2는 중앙 업무 지구(CBD) 비상선 애플리케이션들에 적합하고, 반면에 100m2내지 1000m2는 전원(exurban) 또는 시골 경계선형(rural cordoned) 애플리케이션에 적합하다. 이것은 OBU에서의 전문화된 하드웨어 프로세서상에 충분히 구현된다.

6. 리스크로그 ( risklog ): 특히 보험을 위한 실제적인 증거를 포착하기 위해 디자인된, 중요한 존로그 정보와 함께 속력 및 가속도 프로파일들을 포함하는 여행 세그먼트의 고도로 압축된 특징묘사. 이것은 OBU에서의 전문화된 하드웨어 프로세서상에 충분히 구현된다.

7. 탬퍼 -점검( tamper - check ): 신규하지 않은 하드웨어 자체-점검들에 관한 종래기술과 결합하는 2개의 데이터 로그들(존로그 및 파크로그)의 특정한 특성들에 고유한 신규한 탬퍼-검출로 구성되는 원격-확인가능 기기-건강의 신호- 및 패턴-인식-기반 방법들. 이 정보의 생성은 하드웨어인 OBU에서 충분히 구현되고, 건강-메시지의 번역 및 사용은 원격 데이터 센터에서 이루어진다.

8. 가격 보증: 각각의 지리적 영역에 특유한 전문화된 맵을 생성하는 1회 셋업 활동으로 특수하게 공식화된 "다중경로 심각성" 맵들에 적용되었던 한 집합의 지리 정보 시스템(GIS) 기법들로 구성되는 잔여 가격 할당 에러의 제거(부당한 대금을 청구하는 위험을 제거하기 위함). 이 전문화된 맵의 생성은 OBU 또는 지불 시설에 독립한 컴퓨터 소프트웨어 몸체에 구현된다. 이 전문화된 맵은 그런 다음 지불 시설에서 OBU로부터의 데이터와 함께 사용된다.

9. 소재( location ) 프라이버시: 데이터 수집 기기(현재 OBU가 이것이다) 대신 사용자들의 관점에서 OBU를 마스터 기기로서 간주함으로써 온-보드 맵의 사용 없이 제공되는 여행 프라이버시 및 익명성. 이 방법은, 소재 데이터를 보는 것이 허락된 어떤 사람, 기계 또는 설비이라도 ID 데이터를 볼 수 없고 ID 데이터를 보는 것이 허락된 어떤 사람, 기계 또는 설비라도 소재 데이터를 볼 수 없는 방식으로, 위치 데이터를 차량 ID 및 차량 소유권 데이터로부터 분리한다. 이것은 OBU에서 구현되고 제어되지만, 원격 가격결정 설비 및 원격 지불 서비스 설비와 함께 작업하는 프로토콜을 요구한다. 온보드 제어 구성요소와 가격결정 및 지불 서비스들의 상호 격리의 접근방법 둘 다는 본 발명의 부분이다.

10. 지불 통합해제(Deconsolidation): 복수의 도로 당국들, 복수의 주차 운영자들 및 복수의 보험 회사들이 있는 사람들에 대해, 등록된 차량 소유자로부터 도로들, 주차 지점들 중의 하나 이상의 사용에 대한 또는 보험료에 대한 지불 기한(payment due)을 평가하는 절차. 상기 절차는 자동차의 등록자의 신원을 드러내지 않고 통합해제를 할 수 있고 도로 및 주차지 사용에 대해 지불을 정확하게 지시할 수 있지만, 해당 차량에 대한 계정(account)이 "양호한 주문으로(in good order)" 되었다는 것을 보장하기도 한다. 이것은 보험료 지불을 위해 행해질 수는 없는데, 그것은 채무의 성질이 신원을 필요로 하기 때문이다. 그러나, 자동차 운전자에게 사적인 여행의 구체적인 도로들을 보험 회사(들)와 관련하여 유지하는 것이 본 발명에서 가능하다.

이들 개선점의 각각을 더욱 상세하게 설명하기 전에, 현행 시스템들에 대해 얼마간의 비교사항들을 지적하는 것은 가치가 있다. 본 발명의 데이터 수집의 핵심은 현행 GNSS-기반 자산 관리 시스템들(asset management system; AMS)과 외견상 유사하다. 그러나 핵심적인 차이들이 있다. 명료함을 위해, 이것들은 다음과 같다:

1. AMS는 위치 추정치들을 제공하며; 본 발명은 증거 레코드를 제공한다

2. AMS 위치는 근사적이며; 본 발명 위치는 통계 특징묘사를 통하여 보장된다

3. AMS 위치는 과도적(transient)이며; 본 발명에서 위치는 감사가능(auditable)하다

4. AMS는 탐색-및-관리 능력들을 제공하며; 본 발명은 과금 및 감사 능력들을 제공한다

5. AMS에 의한 데이터 출력은 일반적으로 실시간이고 비압축적이며; 본 발명은 일괄처리(batch) 및 압축 전송을 사용한다.

배경 설명으로서, "차량 위치결정 시스템들"(vehicle positioning system; VPS)의 기본 구성요소들이 도 1에서 도시된다. 기본 VPS는 GNSS 수신기로 구성되고, 그것의 위치 추정치들을 수집하고 시설에 발송하는 방법은 사용-요금을 계산할 것이며, 보안 애플리케이션을 동작시킬 것이며, 작업 차량들의 집단, 또는 다른 소 재-기반 애플리케이션을 관리할 것이다.

간략한 개관으로, VPS의 종래기술과 본 발명 둘 다는 다음과 같이 작동한다: GNSS 신호들은 차량의 온-보드 유닛(OBU)에서 수신된다. OBU는 차량의 위치를 추정하며, 그런 위치들의 레코드(어쩌면 압축됨)는 그런 다음 다른 온-보드 기기에 발송되거나 또는 지불 처리를 위해 원격 데이터 센터에 무선으로 또는 다른 방법으로 저장되고 발송된다.

본 발명을 포함하여 모든 VPS들이 이 방식으로 동작하므로, 이 일반 구조는 본 발명을 기술하기 위한 정황정보(context), 즉, 종래기술을 확장하고 수정하는 10개의 새로운 개량들 또는 능력들이 제시될 것인 정황정보로서 사용된다(도 2).

도 1은 차량 위치확인 시스템(종래 기술)에 대한 기본적인 접근방법의 개관이다. VPS는 GNSS 안테나 및 수신기(101), 프로세서(때때로 사설이고 그 종래기술의 실시물일 수 있다)(102), 메모리(103), 및 일부 형태의 무선 통신 기기(104)로 구성된다. 이 101-104는 단일 온-보드 유닛(OBU)에 전형적으로 패키지화된다. 거기로부터, 종종 암호화되며 다중경로 에러들에 의해 거의 확실히 왜곡되고 위치(105)를 추정하는 신호들의 불충분한 수 때문에 데이터 틈새들을 가지는 위치 추정치들은, 원격 데이터센터, 동일 차량 내의 다른 기기 온-보드, 또는 동일 기기 내에도 위치할 수 있는 지불 서비스 시설(106)에 발송된다. 지불 서비스 구성요소(106)는 맵-매칭과 같은 방법을 채용하여 정확한 지불 기한을 결정한다.

도 2는 도로, 주차, 및 운전한-대로-내는(pay-as-you-drive) 보험의 요금정산을 위한 계량 및 지불 서비스들을 위해 현재 제안되거나 사용되는 현존하는 시스 템들에 대한 모두 10가지 개량들을 통합하는 본 발명의 개관이다. 모든 종래 기술에서처럼, 본 발명은 OBU(200)를 구비하는데 이 OBU는 GNSS 수신기 및 안테나(201), 프로세서(202), 메모리(213), 무선 통신부(214) 및 지불 서비스들을 핸들링할 수단들(216 및 219)을 필요로 한다. 본 발명에서 그런 현존하는 요소들은 다음과 같이 수정되거나 보완된다:

수신기 자치 다중경로 경감(Receiver Autonomous Multipath Mitigation; RAMM) 프로세스(203)가 다중경로 에러를 경감하기 위해 추가된다. 이 RAMM 프로세스는 차량이 주차되었는지 또는 여행이 진행중인지(움직임과 짧은 정지를 포함)를 결정하는 자산(asset) 상태 결정 프로세스(204)와 연계하여 작업을 처리한다. 자산 상태 결정 프로세스(204)에 의해 안내될 때의 RAMM(203)의 출력은 동적 수신기(205)를 위한 위치 추정치 특징묘사(position estimate characterization; PEC) 또는 정적 수신기(206)를 위한 PEC를 각각 포함한다. 동적 수신기를 위한 RAMM 및 PEC의 결합된 출력은 고도로 압축된 2개의 스트림으로서 표현되는데, 하나의 스트림은 존로그(207)라 불리는 도로 사용을 위한 것이고 하나의 스트림은 리스크로그(208)라고 불리는 보험 사용을 위한 것이다. 정적 수신기를 위한 RAMM 및 PEC의 결합된 출력은 파크로그(209)라고 불리는 제3의 고도로 압축된 스트림으로 표현된다. 부가 애플리케이션들을 위한 부가 로그들 또한 생성될 수 있다(210). 주어진 기간을 위한 존로그들과 파크로그들은 시간적으로 연속하고 위치적으로 끊임없는 깨지지 않은 레코드를 형성하는데, 그 레코드는, 건강-분석기 회로(211)가 기기 건강 및 데이터 수집 무결성을 결정하는 것과 지불 서비스들을 시설(216, 219)에 신 호하는 것과 차량 운전자 및/또는 시행(enforcement) 에이전트에게 경고하도록 LED 시퀀스(212)를 설정하는 것을, 하드웨어 무결성을 위한 부가의 테스트들과 함께 허용하는 전파방해(jamming) 또는 신호 차단(예를 들면 금속 포일로써)에 의한 것과 같은 탬퍼링(tampering)에 대한 견고성(robust) 테스트를 허락한다. 이 프로세스들(207, 208, 209, 210, 211)로부터의 데이터는 압축되고 위치 이력을 위한 증거 문서화로서 저장된다(213).

이 증거 문서는 암호화되고, 참조된 실시예가 원격 데이터 센터이지만 온-보드와 동일한 기기 하우징(216, 219) 내에 있을 수도 있는 것인 가격결정 시설에, 스케줄에 맞추거나 요청이 있을 때 차량 ID 없이 발송된다(214, 215). 이 도면은 소재 데이터에 관해 거의 익명을 허락하는 지불 서비스들의 확장된 버전을 보이고 있다. 이것은, 일괄처리 파일로서, 소재 및 증거 데이터(존로그들, 파크로드들, 및 리스크로그들)를, 차량 또는 개인 식별정보(215) 없이, 온-보드 맵들의 운영 비용들을 줄이기 위해 공유된 자원과 바람직하게는 차량 외부에 있는 가격결정 시스템(216)에 발송하고, 후속하는 지불을 위해 지불가능한 액수(amount)들과 지불수취인들(요금정산 당국들, 주차 운영자들, 보험 회사들)의 모두를 열거하는 지불 테이블(217)을 그 대가로 수신하는 것에 의해 달성된다. 이 절차(213-214-215-216-217-214-213)는 특정 기기와 차량에 뿐 아니라 트랜잭션 코드에 연관될 무선 네트워크 주소를 자연스럽게 사용할 것이고, 그래서 트랜잭션의 지속기간 동안 소재(위치) 정보의 집합을 특정 차량의 등록된 소유자와 연관시키는 것이 기술적으로 가능할 것이지만, 그런 가능성은 요구된 연결 능력을 방지하기 위해 회피되고 감사될 수 있다.

그 다음 가격결정 시스템(216)은, 그것이 가격결정 표를 계산할 목적으로 OBU에 대해 단순히 슬레이브가 된다면, 트랜잭션의 모든 데이터와 레코드들을 버릴 것이다. 그 다음 OBU는 지불 테이블(217, 218)을 계정 ID와 함께 지불 관리부(219)에 발송하는데, 지불 관리부는 원거리에 있을 수 있거나 차 내에 있을 수 있다. 만일 지불 관리부가 차 내에 있다면, 그것은 완전한 익명을 위한 현금 카드를 포함하여 전자 지불 장치의 어떤 형태로 지불될 수 있다. 만일 그것이 원거리에 있다면, 차량 ID는 지불 장치의 일부 형태와 연관될 것이고, 그 경우에 지불은 익명이 아닐 것이지만, 소재는 OBU에 대해 사적인(비밀인) 채로 있다. 모든 경우들에서, 지불 관리자(219)는 지불 통합(221)을 수행해야만 하고, 지불 테이블(217)에 열거된 모든 지불받는 사람들의 계정들을 신용해야만 하고 결제될 때 OBU(200)에 대한 그 결제(220)를 인정해야만 한다. OBU는 지금 모든 데이터(전체 소재 감사를 위해), 회계 감사를 위한 지불 테이블(들)(217) 자체, 또는 "지불(PAID)" 상태만을 보유할 수 있다. 어쨌든, LED 상태(212)는 "양호한 주문의 계정"을 표시하도록 설정된다.

OBU가 소재 데이터 또는 지불 데이터를 보유한다는 점에서, 자동차 운전자는 부분적이거나 완전한 감사를 수행할 수 있다. 이것은 짧거나 긴 거리에 대해 무선으로 달성될 수 있고 이런 이유로 메모리(213)에 있는 데이터는 초대받지 않은 접근을 방지하기 위해 암호화된다.

본 발명이 관할권의 프라이버시 법률에만 의존하는 방식으로 전개배치된 경우에, 가격결정 시스템(216)을 상호 잠금(lockout)(222)을 통해 지불 시스템(219) 으로부터 분리하는 것은 필요하지 않다. 그 경우, 그것들은 동일한 컴퓨팅 시스템 내에(즉, 동일한 보안 벽 뒤에) 존재할 수 있고 통신 체계는 다소 단순화될 수 있다.

가격결정 시스템(216)이 신속한 처리를 허용하는 가격결정 맵(223)을 가지기 위해서는 그것은 존로그 포맷(207)과 일치하는 방식으로 공식화되어야만 한다. 잔여 다중경로 에러 때문인 가격결정 에러를 제거하도록 가격결정 맵이 편성되게끔 하기 위해 가격결정 맵은 준비-오피스(223)에서 일정한 공간적 제약들을 가지게 디자인되어야만 한다(도 9). 모든 참여중인 차량들에 대해 가격결정 맵이 동시에 최신이 되도록 하기 위해 가격결정 맵은 모든 필요한 업데이트들(224)을 관할권-폭의 동시성을 가지고서 관리하는 서비스에 의해 갱신되어야만 한다.

준비-오피스(223)는 거리들, 정체 구역들, 금융(정치) 관할권들, 및 지형 맵들과 같은 몇 개의 맵들을 이용하는 가격-맵 준비 시설이다. 후자는 가격 맵을 도출하기 위해 지리 정보 시스템에서 함께 생각되는 다중경로 영향 제약들을 결정하기 위해 사용된다. 이 가격 맵은 일시적인 업데이트들을 가지는 한 때의 준비물이다.

도 3은 다중경로 신호 교란의 도면이다. 차량(300)의 수신기는 복수 개의 위성들(301)로부터 신호들을 수신한다. 이 무선 신호들은 지구의 대기를 통한 긴 여행에 의해 상당히 약하며, 교란되고 나아가 한층 감쇠되었다. 이 신호들의 디자인된 의도는 그것들이 수신기 및 위성(302) 사이의 직접 가시선(line of sight)에서 수신되게 하는 것이다. 실용상, 빌딩 집중지역(도시 협곡)(303)에서, 신호들은 다 중 경로들(304, 306)을 경유하여 수신기에 도착한다. 직접(302) 및 간접(304) 신호들 둘 다를 포함하는 그런 다중경로 수신은 수신기(300)에서 상관 방법들을 통해 일상적으로 해결된다. 위성 차량이 수신기(300)에 대해 빌딩 또는 지세(land feature)(305) 뒤에 "장소가 정해지(set)"지만 수신기(300)에 도달하는 간접 신호(306)를 여전히 송신할 수 있는 특정한 경우들에서, 수신기의 상관기들은 수신기가 그 위성으로부터 수신했던 기본 신호가 비-가시선이었는지를 결정하는 방법을 가지지 못한다. 그 에러의 영향은 수신기를 그 위성으로부터 떨어져 있게 변위("바이어스")하는 것인데, 위성과 수신기 사이의 추론된 거리가 종종 수십 미터만큼 과장될 것이기 때문이다. 대부분의 대도시들의 중심 업무 지구에서, 이 형태의 다중경로 에러는 여행 경로(다음 도면 참조)의 무결성을 심각하게 손상시킨다.

도 4는 동적 수신기를 위한 가시선 및 비 가시선 다중경로 둘 다 때문인 에러들을 제거하는 능력에 대한 수신기 자치 다중경로 경감(RAMM)의 영향 도면이다. 이 도면에서, GNSS 수신기를 장비한 차량은 런던(영국)의 중심 상업 지구에서 도로(400)(가는 선)를 따라 정상적인 속력으로 순조롭게 여행했다. 현재 그 부류에서 최고라고 간주되고 있는 사용되는 GNSS 수신기는 그것이 매우 약한 신호들을 포함하여 거의 모든 신호들을 픽업하다는 것을 의미하는 "고-민감도" 기술을 통합한다(고-민감도 없이는, 데이터에 많은 틈새들이 있을 것이다). 그 수신기(401)로부터의 위치확인 결과들(흩어진 점들)은 도로로부터의 수많은 갑작스런 "점프들"과 30 미터 이상의 빈번한 오차들(사실 200m의 오차는 드물지 않다)을 보이고 있다. 위치확인은 본 발명의 RAMM 프로세스(402)로부터 얻어지며(진한 비파단 점들), 더 부드 럽고(점프 없음), 연속적이고(중단 없음) 양호한 도로-추종(road-following) 결과들을 보이고 있다. 70 m 오차(403)가 17 m 오차(404)로 교정된 것과, 차량이 잘못된 도로(405)에 있다고 잘못 추정된 45 m 오차는 15m 오차(406)로 정확한 도로 근처로 교정되었다는 것에 주의한다. 또한 하나의 사례에서 하나의 도로로부터의 위치 추정치들은 다른 도로(407)로부터의 위치 추정치들과 병합됨에 주의한다.

도 5는 2개의 부 도면들인 도 5a 및 5b로 구성된다. 이들 두 도면을 함께 하여 정지 수신기에 대한 가시선 및 비-가시선 다중경로 때문인 에러들을 제거하는 능력에 관한 수신기 자치 다중경로 경감(RAMM)의 영향을 설명한다. 그때 그런 각각의 주차 일화는 특징묘사되고 이것은 위치 추정치를 개선했고 그것의 특징묘사는 파크로그의 감사가능 요소를 형성한다.

도 5a: 검은색 파선(흩어진 점들)(511)은 GPS 유닛이 수신기를 각 초마다 추정하는 경우를 보이고 있다. 옅은 비파단 선(512)은 웨이브릿 분석이 이 추정치들을 어떻게 개선하는지를 보이고 있다. 사각형(513)은 차를 척도(scale)로 표현하지만 반드시 그것의 실제 위치는 아니고, 단지 추정된 것이다.

도 5b: 신호 가중(521), 장애 검출 및 제거(522), 웨이브릿 분석(523), 클러스터 분석(524) 등을 포함하여 다중-스테이지 RAMM 프로세스의 각 스테이지에서 위치 추정치의 감소하는 분산 및 편심율을 이상화한 도면이다. 변동(variance) 감소 및 분포 가우시안화(Gaussification)로 된 일련의 프로세스의 특징묘사는 증거 문서의 부분을 형성한다.

도 6은 7개의 부 도면들인 도 6a 및 6g로 구성된다.

도 6a는 GNSS 그리드(610)상의 각각의 위치 추정치 x i의 배치를 설명한다. 각각의 그리드 셀(611)은 각각의 V i(612)의 기하학적 가중치를 그것이 중첩하는 셀들에 대해 분포시키는 것에 의해 각각의 중첩 측정의 위치적 확실성(무결성)의 통계적(공간적) 가중치를 누적한다. 이 공식화는, 고성능 RAMM과 연계하여, 부정확하지만 잘 행동하는 프록시(613)를 맵-매칭에 제공하는 최대 가능(또는 "통계적으로 가장 있음직한") 경로를 제공한다. 이것이 매우 드문드문한 매트릭스이므로, 그것은 각각의 요소에서 무결성 가중치들을 가지는 쿼드 트리 또는 8진-트리로 최적으로 부호화될 수 있다. 그것은 또한 더글라스-푸케(Douglas-Peucker) 알고리즘을 통하여 압축될 수도 있다.

도 6a에서, 각각의 타원은 그 점에 중심을 두는 위치에 대한 3σ 에러 경계를 표시한다. 줄무늬가 있는 구역들은 적어도 하나의 위치 추정치의 평균을 보유하며, 반점이 있는 구역들은 적어도 하나의 에러 경계가 그것 속으로 넘침을 표시한다. 백색 구역들은 트리로부터 제외된다. 이것은 단순히 도해이며; 최대 가능성 경로는, 반점이 있는 구역들을 따라서가 아니라, 결집 밀도(aggregated density) 함수의 극대값들을 따라서 힐-추종(hill-following)하는 것에 의해 주어진다는 것에 주의한다.

도 6b는 경우 1: 여러번 신속하게 연속하여 동일한 셀(620)에 들어가고 떠나가는 경우를 도시한다.

도 6c는 경우 2: 여러번 신속하게 연속하여 동일한 셀들(630)에 들어가고 떠 나가는 더 극단적인 경우를 도시한다. 이것은 경우 1과는 다르게 처리될 필요가 있다.

도 6d는 경우 3: 연장된 기간에 걸쳐 있지만 여전히 동일한 여행 중에 여러번 동일한 셀들(640)에 들어가고 떠나가는 더 어려운 경우를 도시한다. 이것은 처음 2 경우들의 어느 것보다 더 정황(context) 의존적이고, 경우 1 또는 2과는 다르게 처리될 필요가 있다.

도 6e는 최대 가능성 경로(650)로 압축된 매우 잡음이 많은 위치 데이터를 도시한다.

도 6f는 미가공(raw) 존로그에서 발생할 수 있는 틈새(660)를 도시한다. 박형화(thinning) 및 가지치기(pruning)를 하는 동안, 또는 고속 분해능 그리드에서 충분한 속력으로 여행하는 동안, 4 또는 8개 연결된 경로가 가능하다. 이것은 복구하기가 쉽다.

도 6g는 자동차 운전자에게 부당한 대금을 청구하는 것은 가능하지 않도록 (사전 조사 오피스 시스템(223)에서) 가격결정 맵을 조정하는 방법을 도시한다. 이 예에서 링크-기반 가격결정을 사용하면, 높은 가격의 하이웨이(671) 아래나 위를 통과하는 값이 정해지지 않거나 저가의 도로들(670)이 저가의 도로들의 근접함을 인식하고 낮은 가격을 그런 셀들의 가격으로 지정하거나 요금을 지정하지 않는 가격결정 맵을 고안하는 것에 의해 부당한 청구를 발하지 않는 것을 보장하는 것이 가능하다. 고가의 하이웨이 상의 셀당 가격들은 증가될 수 있어서 요금정산 당국이 알맞은 요금 액수를 전체로 징수하는 것을 보장한다.

도 7은 리스크로그의 2개의 중요한 요소를 도시한다. 도 7a는 특정 순간 속력이 측정되었던 횟수의 집합(aggregator)인 속력 프로파일을 보인다. 그것은 161개의 빈(bin)(701)을 가진다. 이 경우, 업무 지구의 운전자는 이 특정 여행에서 62 k/h 위로는 결코 가지 않았다. 도 7.2는 특정 순간 가속도가 측정되었던 횟수의 수집자인 가속도 프로파일을 보인다. 그것은 61개의 빈을 가진다. 이 경우, 동일한 운전자는 결코 10를 넘어서 가속하거나 13 미만으로 감속하지 않았다. 과도한 속력 또는 적극적인 가속도의 해석은 일반적으로 위치 의존적일 것이다.

도 8은 노드(801)와 에지(802)를 가지는 유향그래프(digraph)("방향성 그래프(directed graph)")(800)에서 연쇄된 모두 3개의 여행 로그의 도면이다. 전체 "여행 로그"는 동적이든지 정적이든지 간에 모든 여행 세그먼트들과 존로그들(803), 파크로그들(804) 및 리스크로그들(805)을 포함한 모든 로그들과 모든 관련된 증거 특징묘사(무결성 측정치들)를 포함한다. 3개의 애플리케이션 로그들이 계산되며, 저장되고 독립적으로 인가되는 동안, 그 로그들 중의 2개인 존로그와 파크로그는 강력한 탬퍼 점검 능력을 위해 조합하여 사용되는데, 조합하여 취한 그런 2개의 로그가, 시간적이거나 공간적인 방해(interruption) 없이, 처음 주차 일화의 시작으로부터 최종 주차 일화의 끝까지의 여행 이력에 걸쳐 있기 때문이다.

도 9는 2개의 하위도면인 도 9a와 도 9b로 이루어진다.

도 9a: (단순화된) 몇 개의 정보 층이 가격결정 맵을 구축하기 위해 사용되는데, 다중경로 신호 잡음의 예상되는 심각성을 나타내는 하나의 맵은 현존하는 도시 지형 맵(901); 거리 층(902); 요구된 정체(congesiton) 관리에 관한 구역들 또 는 세수(revenue) 재할당에 관한 정치 구역들의 맵으로부터 도출된다. 이것으로부터 가격결정 시스템(216)의 사용을 위한 최종 가격 맵(904)이 생성된다. 이 가격결정 맵은 가격결정 구역들을 조정하여, 각각의 정체 구역이 독립적으로 조정 가능한 것과, 각각의 정치(political) 구역이 공정한 세수 평가를 수용하는 것 및 가격결정 에러들이 높은 다중경로 영역들(예컨대, 901의 오른쪽 위)에서 경계 셋팅 때문에 발생할 수 없다는 것을 보장한다. [주: 도시되지 않은 주차 및 보험을 위한 동등한 가격결정 맵들이 있을 수도 있다.]

도 9b는 파크로그로부터 다중경로 에러 특징묘사를 경계를 정하기 위한 주차 영역 주위의 완충 구역의 사용을 도시한다. 도시 거리(905)에는 인도(903)와 높은 건물들(902)에 의해 둘러싸이는 지불가능 거리 주차장(904)이 늘어서 있다. 전체 주차 영역은 다른 어느 잠재적인 주차 영역과 겹치지 않는 완충지를 가지는 전체 영역을 둘러싸기 위해 가격 맵 준비 시설(223) 내에서 GIS 시스템으로 경계가 정해진다(901). 2대의 주차된 차(906)는 인도 위에 또는 건물로 넘치지만 경계 다각형(901)의 바깥으로 넘치지는 않는 3σ 에러 특징묘사를 설명한다. 그래서, 만일 파크로그로부터의 증거가 차량을 경계 다각형 내에 잘 위치되게 하면, 지불은 정당하다. 양쪽 차(906)을 위한 주차 요금은 논박할 수 없게 하는 충분한 증거 문서화가 있을 것이다. 이 다각형 내의 부적절한 주차는 독립적인 집행의 문제이다.

도 10은 2개의 하위그림들인 도 10a와 도 10b로 이루어진다.

도 10a는 주차 지불 및 도로 사용 지불을 국소적으로 그리고 익명으로 다루어서 자동차 운전자의 계정이 지불되었다는 통지를 제외하고는 차량 외부에 알려지 는 정보가 없도록 하는 종래기술의 채택을 도시한다. 그것은 보험금 지불을 원격으로 그리고 은밀히 다루는 것도 도시한다. OBU(1000)(또한 200)는 존로그와 파크로그 데이터(1001)를 다른 온보드 기기(1002)(이 기기(1002)는 OBU(1000)와 통합될 수 있다)에 발송하는데 이 다른 온보드 기기는 로드 맵들과 가격 맵들을 사용하여 지불금액을 계산하며, 지불 서비스들을 실행하고 계정 잔고(balance) 정보(1003)을 반환하여서 OBU(1000)는 그것의 계정 상태 LED들(212)을 리셋하고 메모리(213)를 관리할 수 있다. 보험 회사가 익명 할증 관리를 채택하지 않을 것인 경우에는, 리스크로그 데이터를 차량 ID(1004)와 함께 암호화하고 원격 보험료 불입 프로세스(1005)에 발송하는 것이 필요할 것이다.

도 10b는 차내(in-car) 가격결정 및 지불 프로세서 기기(1002)를 원격 가격결정 서비스(1012)와 차내 또는 원격일 수 있는 지불 서비스(1015)로 분리함으로써 위치 익명성을 보존하는 종래 기술에 대한 신규한 변형을 도시한다. 익명에 관해서 시스템 무결성을 보존하기 위해 다음 몇 개의 제약들이 유지된다: 어떤 차량 ID도 존로그 또는 파크로그 데이터(1011)을 수반할 수 없다; 원격 가격결정 서버(1012)는 그것의 가격 계산이 OBU(1010)에서 인정되고 난 후에는 그것의 입력을 파기해야만 한다; 과금 정보는 OBU(1010)(계정 레코드 유지 허브로서)에서 관리되어야만 한다; 과금 정보는 암호화되어야만 하고 별개의 트랜잭션으로서 지불 프로세서(1015)에 발송되어야만 한다; 그리고 가격결정(1012)과 지불 프로세서(1015) 사이에는 어떠한 연결(1019)도 있을 수 없다; OBU는 가격결정 및 지불 서비스들 사이에서 저장 및 전송 허브로서 역할을 하여 트랜잭션의 무결성을 보존하면서도 차량 ID를 가격 결정 서비스로부터 숨긴다. 그래서 가격결정 서비스는 차량 ID를 알지 못하고 지불 서비스는 위치 정보를 보지 못는다. 이것은 위치 익명성을 도로-사용과 주차에 제공하면서도 시스템 비용을 최소화한다. 보험 요소(1017, 1018)는 도 10a의 1004, 1005에서처럼 처리된다.

본 발명은 전역 항행 위성 시스템(예컨대, GPS, GLONASS 및 Galileo)로부터의 신호들을 사용한다. 차량내(in-vehicle)(또는 자산상(on-asset)) 기기 외에, 주제의 시스템은 충분히 전개될 때 다음을 포함한다:

가파른 지형 또는 고층 건물(hi-rise)의 도시 전망에서 가시선 및 비가시선 신호 다중경로를 경감시키는 하나 이상의 수단

정확한 위치확인을 제공하는 하나 이상의 수단

위치확인 보증을 특징지을 하나 이상의 수단

움직이는 차량의 여행 및 그 표현의 정확도를 표시할 수단

주차된 차량의 위치 및 그 표현의 정확도를 표시할 수단

움직이는 차량의 속력 및 가속도 행동 및 그 표현의 정확도를 표시할 수단

극단적인 압축을 주차된 차량의 위치에 제공할 수단

극단적인 압축을 움직이는 차량의 위치에 제공할 수단

극단적인 압축을 움직이는 차량의 행동에 제공할 수단

지불 관리를 위한 하나 이상의 수단

그런 계량을 위해 지리적인 영역을 준비하는 수단

무선으로 통신하는 하나 이상의 수단

프라이버시를 보증할 하나 이상의 수단

익명성을 제공할 수단

무단변경에 대해 방어할 하나 이상의 수단

기기 건강을 평가하고 보고할 하나 이상의 수단

다수의 요금정산 당국, 다수의 주차 운영자 및 적어도 하나의 보험회사 때문에 요금/청구금액 속에 공급되는 단일 자동차 운전자의 데이터로부터 지불 금액을 통합해제하는(deconsolidating) 수단.

1. 비용 효과적인 정확도를 위한 수신기 자치 다중경로 경감

수신기 자치 다중경로 경감(RAMM)은 디지털 신호 처리가 날것(raw) 위성 신호들에(즉, 위치 추정 전에) 그리고 위성 시스템(들)으로부터의 다수의 다른 신호들 및 측정치들에 적용되는, 온-보드 하드웨어 유닛(OBU)에 삽입되는 프로세스와, 정황정보적 상태 제약들(동적, 정적)을 포함한 다수의 통계적 프로세스들을 더한 것이다. 이 프로세스는 잡음을 경감하는, 구체적으로는 다중경로 그리고 더 구체적으로는 비가시선 다중경로 에러들을 경감시키는 효과를 가진다. 다중경로의 설명에 대해서는 도 3을 참조하고 RAMM 프로세스의 영향의 실례를 보기 위해서는 도 4를 참조한다.

RAMM의 바람직한 실시예는 온-보드 유닛에 통합되는 목적-설계된(purpose-designed) 하드웨어 프로세서의 형태이다. 이 프로세서는 확립된 GNSS-특화 처리에 더하여 신호 가중, 장애 검출 및 제거, 순방향 및 역방향 제약 분석, 웨이브릿 변 환 및 분석, 그리고 통계적 패턴 인식과 같은 다수의 부가 기법들을 사용함으로써 날것 위치확인 신호들을 더 효과적으로 사용하여 위치들을 계산한다.

각각의 위치 계산은 다수의 소스로 인한 에러를 겪게 되고, 비-가시선 다중경로(도 3)는 이러한 다수의 소스 중 가장 곤란한 것이다. 다중경로는 예의 수신기의 순간적인 위치 및 다이내믹스에 특유한 국소적인 영향에 의한 것이다. 의사거리(pseudorange) 신호들로서 알려진 착신 신호들은 일반적으로 여분의 것들이다. 위치 계산을 수행하기 위해 최소 네 개가 필요하지만, 그 이상이 자주 수신된다. 예를 들면, 이중 GPS/Galileo 수신기는 야외에서 18+ 신호들만큼 많은 신호들을 수신할 것이지만, 빌드업 영역에서 또는 가파른 지형에서는 10-14 이하의 신호들을 수신하는 것이 전형적일 것이다.

다수의 알려진 GNSS 신호 관리 기법과 결합되는 최초의 중요한 단계인 신호 가중( signal weighting )은 통상의 절차이고 중요하지만 발명으로서 클레임되지는 않는다.

제2단계인 장애 검출 및 제거는 위에서 기술된 리던던시를 이용한다. 이 리던던시는 개선된(그리고 특징묘사된) 위치 추정치를 얻을 때에 유용하다. 여기에 일 예가 있다: N > 4인 신호들이 있을 때, 각 초마다, c = NCk("N 콤비네이션 k" = N!/(k!(N-k)!)개의 위치 추정치들을 계산한다(예컨대 만일 (N, k)=(10,5)이면, c = 84이며; (N, k)=(7,5)의 경우, c = 21이다). 이들 c개의 추정치들은 그것들의 분산을 나타내는 공분산 매트릭스(V)를 가지는 평균 위치 x 주위에 분포되는 추정치들 의 클러스터를 형성한다. 이것을 사용하여 2회의 인접한 반복들의 {x, V} 또는 최소 수의 나머지 지점들과 같은 일부 기준에 도달할 때까지 단일 제외자들(outliers)을 반복적으로 제거한다. 이것은 그 초시간에 특징묘사된 위치 추정치로서 사용될 수 있는 최종 {x, V}을 계산하는데 사용되는 N개의 지점들을 남겨둔다. 장애 검출 및 제거는 멈추어 있는 안테나와 움직이는 안테나에 대해 약간 다르고, 이 기본 접근방법에 대해 다수의 변형도 존재한다. 본 발명은 그런 변형들 역시 클레임하고 있다.

제3단계인 순방향 및 역방향 제약 분석은 감사가능한 위치 로그가 이 신규한 프로세스를 위해 실시간 응답을 필요로 하지 않는다는 사실에 의해 사용 가능하게 된다. 이것은 시간 t+1에서 안테나의 위치를 시간 t에서 움직이는 차량 또는 자산의 합리적인 다이내믹스를 기초로 하여 제약하는 프로세스는 역으로도 동등하게 참이라는 것을 의미한다. 그래서 시간 t-1에서 안테나의 위치를 제약하는 프로세스는 또한 시간 t에 움직이는 차량 또는 자산의 합리적인 다이내믹스에 기초할 수도 있다. 그러므로 시간이 순방향으로 움직인다는 제약의 제거는 위치 추정치 편차(drift)를 제거할 2번의 기회를 제공한다.

신호 가중, 장애 검출 및 제거, 그리고 순방향 및 역방향 제약 분석은 움직이는 및 멈추어 있는 수신기들 둘 다에 매우 사소한 차이들을 가지고서 적용된다.

제4단계인 웨이브릿(wavelet) 변환 및 분석은 웨이브릿 변환을 멈추어 있는 수신기로부터의 데이터에 적용한다. 웨이브릿들이 통계적으로 정적이 아닌(non-stationary) 데이터에 적합한 반면 푸리에 해석dl 해석하려는 데이터에 대해 정상 성(stationarity)을 가정한다는 것을 제외하면, 웨이브릿 변환은 푸리에 변환과 동등하다. 이 단계는 멈추어 있지 않으면 신뢰성 있는 특징묘사를 도출하기에는 너무 열악하게 행동하는 멈추어 있는(예컨대, 차가 추차된 경우의) 수신기의 위치확인 추정치들로부터 분산(variance), 스큐 및 쿠토시스(kurtosis)를 제거하는 강력한 방법을 제공한다.

제5단계인 통계적 패턴 인식은 클러스터 분석, 이를테면 "K-평균(K-means)"과 그것의 변형(variant)들을 적용하여 멈추어 있는 수신기로부터의 다모드(multimodal) 데이터 분포에서 위치 추정치 부집합들을 분리한다. 이것은 분산, 스큐 및 쿠토시스를 추가로 제거하는 방식으로 이들 클러스터의 가중을 허용하여 잘 행동하고 더 믿음직스럽게 특징묘사된 위치 추정치를 제공한다.

본 발명의 이 구성요소(RAMM)에 관해 독특한 것은 그것의 위치확인 에러의 경감이 믿을만하며, 반복 가능하고 종래 기술의 그것보다 뛰어나다는 것이다. 도로-요금정산 애플리케이션들을 위한 종래 기술은 항행-등급 전역 항행 위성 시스템(GNSS) 수신기들과 안테나가 통합되는 것이 태스크에 충분하다고 가정한다. 2006년 현재, 이 수신기들은 신호들이 자주 블록화되거나 반사되는 가혹한 신호 환경들(그늘, 다중경로)에서 정확한 도로-가격결정에 충분하지 않다. 구체적으로는, 인접 도로(407) 상에서 또는 인접 구역에서 차량의 위치를 잘못 결정하여 잠재적으로는 요금 수수료(toll due)를 잘못 정하는 일을 초래할 수 있다.

2. 증거 보증을 위한 위치 추정치 특징묘사

도시 협곡에서는, 단지 일 미터만 떨어져 있어도, GNSS 위치 추정치들은 순 간순간 또는 장소마다 변하는 다중경로 에러 상황들(도 3)을 겪게 된다. 통계적 관점에서, GNSS 트랙로그에서 위치결정 잡음을 생성하는 프로세스는 추계학적(stochastic; 통계적)이고 정적이 아니다. 특히, 만약 요금청구 시스템이 이를테면 주차 또는 도로-사용 지불 애플리케이션에서 위치에 의존한다면, 그러한 시스템의 출력을 사용하는 동안 유발된 요금은, 만일 관련된 차량이 특정 도로상에, 또는 특정 레인에 있었거나, 또는 특정 비상선을 통과하였다는 확신의 어떠한 측정치와 함께 계량 시스템이 말하여질 수 없다면 쉽사리 논박당할 것이다. 그러므로, 위의 RAMM 프로세스 동안, 본 발명은 통계 및 프로세스 정보를 수집한다. 이것은 2- 또는 3-차원 공분산 매트릭스 V, 그것의 고유값들(eigenvalues)과 고유벡터들(eignevectors) 뿐 아니라 그런 고유벡터들을 따르는 2- 또는 3-차원 스큐(왜도) 및 쿠토시스(첨도)를 포함한다. 이것들은 각 지점에서, 즉, 매초 한번 에러 특징묘사를 허용한다. 이 위치 추정치 특징묘사는 다음 3가지 방식으로 사용된다:

1. 위치 추정치가 사용에 대해 수수료를 지정하는데 충분히 확실한지를 결정하는 것이 후속하는 가격결정 활동 동안 사용된다. 구체적으로는, 만약 그렇게 특징묘사된 에러 경계들이 차량이 여행하는 도로 또는 차량이 주차해 있는 주차장(parking lot)에 관하여 의심을 남겨두지 않는다면, 요금에 대해서는 반박할 수 없을 것이다. 그러나, 만일 에러 경계들이 의심을 남겨두면, 반박불가능성은 유지되지 않을 것이다.

2. 일련의 주차 요금들에 대한 청구금액을 회계 감사하기 위하여 위치 추정치 특징묘사는 직접 사용될 수 있다.

3. OBU가 신뢰성 있게 작동하는지 또는 역으로 적절히 작동하는 기기가 목적에 충분하게 정확한지를 평가하기 위해 OBU를 교정하는 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 만일 제안된 애플리케이션이 다중-레인 하이웨이 상의 여행 레인을 결정하는 것이었다면, 위치 추정치 특징묘사는 그 결정이 믿을만하게 행하여질 수 있는지를 확인하는데 사용될 것이다.

이 위치 추정치 특징묘사 프로세스를 위한 바람직한 실시예는 그것이 동일한 온-보드 유닛에, 그리고 (위의) RAMM이 구현된 동일 목적-설계 하드웨어 프로세서에 통합된다는 것이다. 이 프로세스의 출력은 통계 기술자들(descriptors)의 완전한 집합(예컨대 (2 또는 3 차원의) 4개의 제1 다변량 통계 모멘트들)일 수 있거나 에러 반경을 표현하는 단순한 벡터 또는 심지어 스칼라에 의해 나타내어질 수 있을 그런 모멘트들로부터 유도되는 압축된 근사치일 수 있다. 실제로는, 후자가 더욱 데이터 효율적이지만 태스크에 통상 부적합하다.

3. 단일 기기에서 동적 및 정적 감사들의 핸들링

날것 위성 신호들의 처리로부터의 에러들의 성질은 수신기가 동적인(움직이는)지 멈추어 있는(주차되어 있는)지에 강하게 영향을 받는다. RAMM 프로세스(203) 동안, 본 발명은 프로세스의 매우 초기에 수신기가 멈추어 있는지 아니면 움직이는지를 검출하고(204) 두 상태(205, 206)의 각각에 대해 다르게 처리하고 구별되게 저장한다 - 즉, 두 개의 프로세스는 조기에 두 갈래로 갈라지고 나머지 프로세스 전체에 걸쳐 갈라진 채로 유지된다. 결과들이 2개라고는 하지만, 움직이는 이벤트들로부터의 하나의 결과("존로그")(207)와 멈추어 있는 이벤트들로부터의 하나의 결과("파크로그")(209)는 후속하여 기기 및 프로세스 건강 검사(211)의 부분으로서 공동으로 그리고 별개로 사용되며, 그것들의 처리, 포맷팅, 저장, 번역, 및 과금 절차들은 동일한 프로세서 내에서 구현된다는 것을 제외하면 공통적인 것은 없다. 이는 계산 및 공간 이점 양쪽 다를 제공할 뿐 아니라 양호한 시장 커버리지 및 설치 효율을 제공한다.

이들 이중 상태인 동적 및 정적 상태의 핸들링을 위한 바람직한 실시예는 그것이 RAMM이 구현되는 동일 목적-설계 하드웨어 프로세서 속에 통합되고 동일한 온-보드 유닛 속에 통합된 것이다.

이 "동적 대 정적(멈추어 있음)" 결정이 행해지는 방식은 옵션의 가속도계(도 2에서는 도시되지 않았는데, 이 기기가 본 발명이 핵심이 아니기 때문이다)로부터의 신호들 아니면 또는 저역-통과 미디언 필터를 위치 시간 급수의 제1차이를 도출한 속도 시간 급수에 적용하는 것에 의한 신호들을 포함한다. "정지된(stopped)"과 "주차된(parked)" 간을 구별하기 위해 "M을 초과하는 분 동안 정지된" 것이 "주차된" 건이라고 정의될 수 있다.

탬퍼링을 결정하기 위한 정적 위치(파크로그) 및 동적 위치(존로그)의 이력의 사용(211)은 본 발명의 중요한 요소이다. 존로그들과 파크로그들은 정확한 시간 시퀀스에 연쇄되었을 때 "에지들"이 여행의 동적 부분들이고 노드들이 여행의 정적(주파된) 부분들인 유향그래프(digraph)("방향성-그래프")이다. 완전한 여행 로그(도 6)는 어떤 위치 중단(터널을 통해 여행할 때를 제외, 모든 예의 터널들은 가격결정 시스템(216)에 알려짐)도 가지지 않을 것이고, 시간적 중단도 가지지 않을 것이다(OBU는 차량이 주차된 때에 파워가 꺼질 것이지만, 재-시동 시에, 주차 일화의 시작과 끝은 공통 말단일 것이다). 더욱이, 터널에 들어가고 나오는 때와 동일한 행동을 가질 수 있는 주차 차고에 들어가고 나가는 문제는 유사하게 다루어진다. OBU의 일시적인 템퍼의 유일한 가능성은 주차 일화 "동안" 검출되는 일 없이 차량을 움직이는 것을 불가능하게 만드는 움직임 검출기에 의해 무효로 된다.

4. 파크로그 : 멈추어 있는(주차된) 수신기들을 위한 요금정산을 위해 특별히 설계된 고-비율 압축

본 발명의 이 구성요소는 구성요소(209)에서 OBU(200)에 내장되는 방법들을 포함하고 주차의 사용을 계량하기 위한 장치인데, 신호 에러가 다중경로(203)에 대해 경감되었고 그것의 관련된 위치 추정치들의 에러는 특징묘사되었다(206).

도시 계곡에서 멈추어 있는 수신기의 위치의 분석은 그것을 동적 수신기를 위해 다중경로 잡음 문제를 푸는 것과는 구별하는 문제와 기회를 가진다.

문제는 안테나가 멈추어 있는 동안, 멈추어 있는 상태 자체를 확인하는 것을 제외하고는, 어떤 도움도 관성 항행 시스템으로부터 이용할 수 없다는 것이다. 심지어 안테나가 멈추어 있는 동안, 다중경로와 특히 비-가시선 다중경로는 사실상 추계학적(확률적)인 경험적 평균 주위에 에러 클러스터를 초래한다. 특히, 그것의 통계 행동은 비-정적인 경향이 있고 그것의 분포는 상당히 편향되며, 편심적이고 첨도적(kurtotic)이며(501, 510) - 그래서 가우시안 통계에 순종하지 않는 경향이 있다.

기회는 RAMM 프로세스(203)가 멈추어 있는 수신기로부터의 다수의 위치 추정 치에 대해 동작하므로(501에서 502로의 전환) 동적 수신기로부터의 데이터에 적용될 수 없는 몇 개의 다른 통계적 분석들이 적용될 수도 있다는 것이다. 이 통계적 분석들은 웨이브릿 분석(정적이 아닌 프로세스를 위한 푸리에 분석)과 클러스터 분석을 포함한다. 그래서, 부분적으로 처리된 클러스터(511)는 주차 위치(513)의 위치를 양호하게 정밀 지적하기 위해 추가로 처리될 수 있다. 이것을 더 확장하기 위해, 에러 경감(도 5c)의 몇 개의 직렬 스테이지들은 이 처리가 증거 값을 위해 잘 행동하는 형태로 진행함을 증명하는 능력을 제공한다.

그것은 각 스테이지(예컨대, 502 및 512)에서의 데이터 산란기를 위한 데이터 분포(521, 522, 532, 524)의 특징묘사의 레코드인데, 그것은 주차 일화의 압축된 레코드가 되고 개선된 위치 추정치에 더하여 증거 값에 대한 즉각적인 접근을 제공하며, 이는 최종 분포(도 5c의 524)에 의해 주어지는 바와 같다.

5. 존로그 : 움직이는(구동중인) 수신기들을 위한 요금정산을 위해 설계된 고-비율 압축

본 발명의 이 구성요소는 OBU(200)에서 구성요소(207)에 내장한 방법들을 포함하고 도로들의 사용을 계량("도로 가격결정")하기 위한 장치인데, 신호 에러가 경감되었고(203) 그것의 관련된 위치 추정치들이 특징묘사되었다(205)는 것이 주어져 있다. 그것은 "구역-가격결정" 또는 "정체 가격결정" 또는 "비상선(cordon) 가격결정" 및 잠재적으로 다른 이름들로서 알려지는 그런 스타일들의 가격결정을 위해 일하는데, 통상 지방 자치체인 영역이 지정되고 그 영역에서의 도로들 및 거리들의 모두는 시간과 요일에 의존하는 가격 설정으로 요금정산된다. 이것은 특히 정 체를 해소하기 위하여 의도된다. 이것의 현재의 예들은 싱가포르 통행료 자동 지불 시스템(1998년에 시작), 런던 정체 요금(2003) 및 스톡홀름 정체 요금(2006)이다.

본 발명의 이 구성요소도 "링크-가격결정" 또는 "프로젝트 가격결정" 또는 "가치 가격결정"으로서 알려진 스타일의 가격결정을 위해서 또는 도시간 차도(inter-urban roadway) 및 잠재적으로 다른 이름들의 가격결정을 위해 일하는데, 특정 차도 또는 차도의 구간이 요금정산된다. 이것은 도로 프로젝트들 또는 그것들의 유지보수에 자금을 제공하는 것을 그리고 때때로는 정체를 제어하는 것을 통상 의도한다. 이것의 예들은 온타리오 주의 펜실베이니아 유료도로(pennsylvania turnpike) 및 "하이웨이 407"를 포함한다. 어떤 상황 하에서, 그것은, 만일 해당 하이웨이가 다른 비-가격결정 또는 달리 가격결정되는 도로들로부터 충분히(지형과 사용되는 수신기/안테나의 유형에 의존하여 2 내지 50 미터) 떨어져 있으면, "높은 점유/요금정산(High Occupancy/Toll; HOT)" 스타일 가격결정에 적용될 수 있다.

본 발명의 이 구성요소는 구체적으로는 하나 이상의 지방 자치체들이 도시간 고속도로와 하나 이상의 그들의 도시 코어의 가격을 매기는 그런 지역들에 의해 경험되는 환경을 표적으로 한다. 양쪽 유형들의 요금청구를 핸들링하는 장치 및 방법 없이, 그런 지역들의 자동차 운전자들은 둘 이상의 장치, 둘 이상의 계량 방법, 및 둘 이상의 지불 서비스들에 요구할 수 있다.

본 발명의 이 구성요소는 2가지 중요 요소를 가지고 그것들의 각각은 몇 개의 하위-구성요소들을 가진다. 2가지 중요 요소는 다음과 같다:

차내 구성요소. 프로세스(207)의 이 구성요소는 OBU 프로세서(202)에서 실행한다.

가격결정 시스템(216) 구성요소. 이 구성요소는 다목적 컴퓨터상에서 실행하는 소프트웨어로 실현된다. 데이터 센터에는 특별한 장치가 없지만, 본 발명에서 기술된 특유의 프로세스는 장치(OBU)에서 시작되는 프로세스를 차량에서 완료하기 위해 중요하다.

존로그 생성 프로세스(207)는 3개의 단계를 포함하는데, {x,V}가 이미 계산되었다(203, 205)는 것을 전제로 한다.

존로그 생성 단계 1: 도 6a에서, 각각의 {x i,V i}는 GNSS 그리드(610)상에 M 미터의 분해능으로 위치된다; 즉, 각각의 셀(611)은 M x M 미터(M은 예를 들면 2 m부터 1000 m까지일 수 있다)이며, 각각의 타원(612)이 위치 추정치(x i)에 그 순간 에러 분산(V i)를 표시하는 각각의 타원은 하나 이상의 8-연결 셀들과 중첩될 것이다. 도 6a에서, 타원들은 1 내지 4개의 셀들 내에 담겨 있지만, 일반적으로 타원은 다중경로의 엄격성(severity)과 그리드의 분해능에 의존하여 임의의 수의 셀들(도 6e)에 중첩할 수 있다. 각각의 타원에 대해, 밑에 있는 셀들의 각각에 대해 중첩 영역의 부분을 계산한다. 이 부분들은 1까지 합산되고 여행한 거리의 분수(fraction)(순간 속도)와 샘플 기간(1초가 유망함)의 개별 분수를 나타낸다. 각각의 부분을 각각의 개별 셀을 위한 누산기 버퍼에 더한다. 이 누산기는 희소행렬(sparse matrix)이다. 이 "날것 구역 요약"을 Z R로서 표시한다.

ZR은 각각의 Vi의 기하 가중치를 그것이 중첩하는 셀들에 분산하는 것에 의해 각각의 중첩 측정의 위치 확실성(무결성)의 통계적(공간적) 가중치를 누산한다. 이 공식화는 고성능 RAMM의 앞의 스테이지와 연계하여, 부정확하지만 맵-일치에 대해 매우 잘 행동하는 여행의 최대 가능성(maximum-likelihood)을 제공한다. 이것이 상당한 희소행렬이므로, 그것은 각각의 요소에서 무결성 가중치들을 가지고서 4진-트리(쿼드-트리) 또는 8진-트리(octal-tree)가 되도록 최적으로 부호화될 수 있다. 그것은 또한 트리로의 부호화에 앞서 더글라스-푸케 알고리즘을 통해 압축될 수 있다.

존로그 생성 단계 2: 총 지속기간 < 1인 모든 셀들(이 셀에서 시간이 너무 짧음)을 찾아, 그것의 8-연결 이웃들을 탐색하고 이 작은 가중치를 그 4-이웃 w/최대 가중치에 더함으로써 ZR을 압축한다. 이것은 매트릭스의 합산된 가중치를 보존하지만, 중요하지 않은 기여분의 셀들을 제거한다. 이것은 ZR의 과잉 가지치기(spillover pruning)라 불린다.

존로그 생성 단계 3: j번째 여행(즉 제로가 아닌 지속기간(Te-Ts > 0)을 가진 각각의 셀)에 대해, 나머지 데이터를 4진-트리 Q j로 패킹한다. 타당할 때마다 차분 부호화와 정수 부호화를 사용한다. 이 트리에서의 각각의 셀은 GNSS 그리드 지정자(designator), 시작 시간 Ts((그 셀의 최초 샘플의 시간), 끝 시간 Te(그 셀의 마지막 샘플의 시간), 셀에서 가중된 초(second) 수(시간 단편들의 합), 및 셀 에서 여행한 가중된 거리(거리 단편들의 합)를 보유한다.

호스트 장치(OBU)의 원격통신 프로토콜에 기초하여 가격결정 시스템(216)에 Q j를 송신한다. 본 발명은 이 프로토콜의 특성에 그리고 데이터 센터 자료 관리 프로세스에 중립적이며; 그래서 이것들은 이 출원서에서 기술되지 않는다.

가격결정 시스템(216)에서 가격 할당의 태스크는 간단하다: 각각의 셀에 대해 중간점 시간 (Te-Ts)/2에 의해 주어진 스케줄 가격에 의해 설정된 바와 같이 셀 내에서 여행한 가중된 거리에 기초하여 Q j에서 청구요금을 계산한다.

존로그의 기술을 완료하기 위해, 이 섹션의 나머지는 가격결정 시스템(216)에서 처리되는 예의 경우들을 기술한다.

경우 1: 시간적 중첩을 가지는 셀들(이 셀들 중의 하나는 매우 짧은 시간대 내에서 두 번 "터치된다(touched)")를 가지는 셀. 도 6b에서, 여행은 셀 B를 통과한 다음, 다시 B를 통과해서 간다. 만일 사용요금이 셀(터치)당 총액이라면, B는 두 번 청구될 것이다. 만일 사용요금이 구역에서의 지속기간에 관련되면, B는 부당한 대금을 청구받게 될 것이다. 만일 셀 내의 거리에 관련된다면(본 발명에 의해 의도된 바와 같음), B는 정확하게 청구받게 것이다. 여행한 거리를 때때로 과장되게 하는 다중경로 에러의 경향은 여행을 원활하게 하는 더글라스-푸케 프로세스를 사용하는 것에 의해 집계될 수 있다. (예를 들면, 지멘스에 의한 2005 보고는 거리 계산에서 하나의 빌딩 집중 지역의 거리 계산에서 7.5%의 에러를 보여준다; 유사한 에러는 영국의 런던용 수송에 의해 실행된 2006회 테스트들에서는 보통이다. 대안 으로서, 각각의 지방 자치체를 위한 그런 연구가 국소 거리 에러의 정도에 관련된 할인 맵을 끌어낼 수 있지만, 이것은 필요하지 않을 수 있다.)

경우 2: 2개의 셀의 에지에서 배회하는 여행(도 6c). 이것은 경우 1의 퇴화된 예이다. 이것은 경우 1처럼 다뤄질 수 있지만, 만약 셀 A를 위한 가격결정이 셀 B에서의 그것과는 상당히 다르다면 불공평할 수 있다. 차라리, 만약 지속기간 및 거리의 모두가 더 적은 청구요금을 가지는 셀에 지정되었다면 그것이 더 공평하다고 보일 수 있을 것이다.

경우 1에서 하나의 셀을 위한 지속기간이 다른 것을 위한 지속기간보다 현저히 적은(621) 반면 경우 2에서 지속기간들은 거의 일치한다(631)는 것을 주의하는 것에 의해, 경우 1과 경우 2를 구별하는 것은 가능하다. 이것들을 구별하는 방법은 명백한 것이다.

이 셀들이 비교적 작으므로, A와 B가 달리 값이 매겨지는 환경에서 일어나고 있는 경우 2의 가능성을 최소화하기 위해 가격 맵을 설계하는 것은 어렵지 않다.

경우 3: 더 어려운 경우로서, 도 6d는 동일한 셀을 여러 차례 터치했던 여행((이를테면 주차를 위해 또는 도시 배경에서 또는 시골 배경의 산의 지그재그형 산악 도로에서 길을 잃어 "도는 것(circling)")을 나타낸다. 이것은 시간 문턱 내에서 발생하는 동일한 셀(위치)에서 모든 데이터를 총합하는 것에 의해 처리된다. 이론적으로 이것은 OBU에서 일어날 수 있지만, 그것은 너무 유연하지 않을 수 있다. 데이터 센터에서 수행되면, 이것은 유연하게 만들어질 수 있고(예컨대, 관할권은 "도는 것"에 대해 더 많은 요금청구를 원할 것이지만 지그재그형 산악 도로의 공간 환경에 대해서는 그렇지 않을 것이다) 제1단계가 될 것이고 자동차 운전자가 돌고 있었거나 작은 영역에서 둘레를 운전하는 정도로 Qj를 압축할 것이다. 존로그가 주차 일화를 시작하고 끝내므로, 셀들에 대해 여행들을 가로질러 합산하는 것(두 여행에 관해 저장소에 대해 말하는 것)은 가능하지 않다. 이 단계의 데이터 압축은 단일 셀에 다중 터치들을 부가하고 차량이 그 셀에 있었던 시간의 길이를 과장하는데, 그것은 셀 당 하나의 지속기간만이 존재하기 때문이라는 것에 주의한다.

경우 4: 고도의 빌딩 집중 영역을 통한 여행이 극단적인 레벨들의 다중경로를 경험하게 할 것이고 그래서 에러 경계들이 그것의 바로 옆의 8-이웃을 넘어갈 수 있을 것이다(도 6e). 이 경우, 잡음 있는 위치확인 데이터(RAMM 프로세스로부터)는 최대 가능성 경로로 압축된다. 이 도면에서, 각각의 타원은 단일 위치에 대한 3σ 에러 경계들을 나타낸다. 50 m 그리드에 대해 시간당 25 km와 초당 하나의 위치 샘플로는, 이 여행 세그먼트에서 약 52개 지점들( 및 타원들)이 있을 것이다. 이것은, 이 도면에서, 각 셀이 위치 및 무결성 둘 다를 부호화하는데 8 미만의 비트들을 요구하는 9개의 4-연결 셀들에 의해 나타내어질 것이다. 기술된 알고리즘이 이것을 어려움 없이 처리하지만, 가격 맵(224)은 고-다중경로 영역들에서 평탄해야 한다(즉, 인접한 가격 차이들이 없어야 한다).

Qj를 OBU에 여전히 있게 하면서 Qj를 얇게 하는 것이 가능하다(도 6f를 도 6e와 비교). 점유된 셀들의 각각은 차분 가중치를 가지고, 그 가중치는, 가장 큰 수의 평균이 위치되는 중앙 가중 쪽으로 셀들이 움직이므로, 상승할 경향이 있을 것이다. 만약 박형화 가지치기( thinning pruning )가 OBU에서 발생한다면, 그것은 넘쳐남 가지치기( spillover pruning )에 앞서 발생해야만 한다.

이 알고리즘이 어느 방식으로 작동하더라도, 박형화 가지치기는 통신 비용을 줄일 수 있다.

가지치기, 특히 박형화-가지치기에 관한 하나의 관측은, 연결해제된 경로가 되도록 하는 여행이 가능하다는 것이다(도 6f). 이것은 Qj에 의해 나타내어진 총 여행 거리가 보존되었으므로 문제가 아니다. 가격결정 맵이 이들 지역에서 평이한 한, 계산되는 사용요금들에서의 차이는 없을 것이다. (이것이 가지치기 알고리즘에서 일어나는 것을 방지하는 것 역시 평이한 일이다.)

존로그(완전히 처리된 Qj)는 유료 도로("링크-기반" 가격결정)의 사용을 계량하기 위해 사용될 수 있는데 유료 도로가 그 도로를 여행하는 승인된 수신기의 에러 한계를 경계 짓는 타일 덮인 구역(가격결정 맵들의 셋업 시에 예상된 다중경로 교란에 의해 정정되는 바와 같음)에 의해 나타내어질 수 있기 때문이다(도 9a 참조). 다른 도로가 통과하거나 가까이 있는 어떤 영역에서, 국소 에러 반경 내의 셀들은 2개의 도로의 최소 가격으로 설정되어야 한다. 도 6g에서, 최소는 0 달러($)이다. 그래서 값이 매겨지지 않은 도로를 사용하는 자동차 운전자가 그런 셀들에 대해 변경되지 않았음을 보장하기 위해, 값이 매겨진 도로의 사용자는 약간의 셀들을 자유로이 가질 것이다. 이러한 방식으로 여행의 방향에 대한 어떤 주의도 가격결정 시스템(216)에서 필요하지 않다. 어떤 수익 손실도 없다는 것을 보증하기 위해, 값이 매겨지는 셀들은 그 손실을 회복하기 위해 조정될 수 있다.

그래서, 존로그는 정체-구역 스타일 가격결정 영역들과 무료 또는 사용요금을 달리 부과하는 간선도로(하이웨이)와는 적어도 셀-폭(및 3σ) 떨어진 유료 간선도로를 위해 일한다.

무료 간선도로 매우 가까이에서 (평행하게) 뻗어 있을 수 있는 유료 간선도로(이를테면 "High Occupancy Tolled" 스타일)의 경우에 일을 성공적으로 하기 위해, DSRC(또는 유사한) 서브시스템이 온-보드 장치에 추가될 수 있다. 그러나, GNSS 정확도가 갈릴레오 및 GPS 현대화의 추가와 다른 장차의 추가 및 업그레이드로 개선된다면, 차도(이를테면 인접한 레인들) 사이를 구별하는 능력은 특히 야외에서 신뢰할 수 있을 것이다.

본 발명은 어느 특정한 셀 크기에 구속되지 않고, 이론적으로는, 킬로미터이든지 나노미터이든지 간에 어느 크기의 셀 치수로도 작동할 수 있다. 실용적으로는, 그러나, 50 또는 100 미터의 셀 크기가 중심 업무 지구의 비상선 가격결정 또는 제한된 접근의 간선도로의 요금정산("링크-기반" 요금정산)과 같은 애플리케이션을 위해 척도 조정된다. 다중 레인 하이웨이의 인접 레인들에서 여행 레인을 구별하기 위해, 레인의 1/2 폭(예컨대 2.25 m)의 셀 크기가 야외 애플리케이션에 적합하게 될 것이다.

6. 리스크로그 : 보험을 위한 보험 통계 증거를 포착하기 위해 특히 설계된 고-비율 압축

본 발명의 이 구성요소는 OBU(200)에서 구성요소(208)에 내장된 방법들을 포 함하고 운영자 책임 할증을 평가하기 위해 도로의 사용을 계량하기 위한 장치인데, 신호 에러가 경감되었다(203)는 것과 그것의 관련된 위치 추정치들의 에러가 특징묘사되었다(205)는 것을 전제로 한다.

위치확인 신호들을 수집하는 GNSS 수신기(201)는, 얼마나 잡음이 있는지나 얼마나 감쇠되었는지에 무관하게, 높은 수의 신호들이 항상 수신되는 것을 보장하기 위해 고감도여야만 한다.

본 발명의 이 구성요소는 위에서 전개된 존로그(207)상에 구축되고, 자동차 책임 보험료 할증을 계산하기 위해 도로 사용을 계량하는 시간-표시되며, 위치-표시되며, 리스크-관련된 서명("리스크로그")(208)을 계산하는데 사용된다. 리스크로그를 위한 애플리케이션은 Pay-As-You-Go 및 Pay-By-Mile 보험이라고도 그리고 다른 유사한 다수의 상업적 명칭으로 알려져 있는 당신-운전한-대로-지불(Pay-As-You-Drive) 보험이다.

본 발명의 이 구성요소는 도로-가격결정, 정체-가격결정 또는 가치-가격결정과 같은 도로-사용 요금청구 또는 수송 요구 관리 프로그램들을 위해 사용되는 것들과는 다소 유사하지만 구별된다. 리스크로그는 사용을 증명하는 것과 그래서 신뢰성 있는 할증을 계산하는 것에 요구되는 증거 레코드에 대하여 낮은 위치결정 정확도를 가지고서 결정되고 사용될 수 있다. 또한, 리스크로그는 도로-사용 요금청구의 다른 형식들을 위해 요구되지는 않는 속력 및 가속도 프로파일을 포함한다. 더욱이, 속력 및 가속도는 위험 지시자들로서 사용될 수 있고, 그래서 이것들이 리스크로그에 포착되는 동안, 그것들은 도로-사용 가격결정의 다른 형식들을 위해 사 용되는 여행 로그들에서 유용할 수 없을 것이다.

본 발명의 이 구성요소는 어디서, 언제, 얼마나 자주, 얼마 정도, 얼마나 빨리(속도 총합) 그리고 얼마나 적극적으로(가속도 총합) 차량이 운전되었는지를 보험업자가 결정하는 것을 허용한다. 보험업자 요구에 대해, 각각의 여행의 시작과 종점의 위치에 관한 정보는 제공될 수 있고, 그런 끝점들 간에 취해진 구체적인 경로가 제공될 수도 있다.

구체적인 경로가 보유될 때, 운전자가 속력을 높이고 있었는지를 결정하는 옵션적인 능력을 허용하는 속력(도 7a)과 가속도(도 7b)의 데이터가 존속된다. 이 증거에 대해 고속 진행 소환장의 발행을 허락할 관활구(jurisdiction)들이 거의 없지만, 이것은 위험을 양호하게 평가하는데 사용될 수 있다. 특정 경로 데이터는 앞서 약술된 바와 같이 존로그(207)로부터 이용할 수 있다.

본 발명의 이 구성요소는 2가지 주요한 요소인 차내(in-car) 구성요소(208)와 데이터센터 구성요소를 가지며 데이터센터 구성요소는 가격결정 시스템(216) 또는 제3자에 의해 관리되는 독립 시스템(도 2의 부분이 아님)일 수도 있다. 이 후자 구성요소는 다목적 컴퓨터에서 실행하는 소프트웨어로 실현된다. 특별한 장치가 데이터 센터에 없지만, 본 발명에서 기술된 특정 프로세스는 차량의 장치(OBU)에서 시작된 프로세스를 완료하는데 중요하다.

리스크로그 생성 프로세스(208)는 다음 단계들을 포함하나, 시간-표시된 위치 데이터의 시간 연속물 {x i}은 미리 계산되고(203) 특징묘사된다(205).

각각의 x i는 무엇보다도 시간 i에서 H가 가로 위치 (북거(northing), 동향(easting))인 H i와 시간 마크 T를 포함한다.

각각의 시간 마크(예컨대, 초) Δi에서, H i와 H i -1 사이의 거리는 km/hr의 순시 속력을 결정하기 위해 km로 계산된다. 만일 하나 이상의 시간 마크들의 데이터가 어떤 이유에서든 누락(데이터 틈새)되면, Δi는 마지막 알려진 위치와 그 다음 알려진 위치 사이에서 적절하게 계산된다. 이 거리는 그 다음 나머지 계산들을 위한 시간연속물들(time-series)을 복원하기 위해 정확한 수의 시간-마크된 세그먼트들로 세분된다. 차량이 그런 데이터 틈새 동안 직선상에서 여행하였음이 보장되지 않기 때문에, 실제 여행 거리는 약간 과소 평가될 수 있다. 고감도 GNSS 기술은 이 염려를 상당히 줄이고 가장 자주 완전히 제거한다. 그것을 뒤따라서 만일 거리가 약간 과소평가될 수 있다면 속력 역시 과소평가될 수 있다. 이 효과는 그것이 발생하면 너무 작아서 시스템 효능을 줄이지 않을 것이다.

그래서, 각각의 시간 마크에는, 속력과 가속도 측정이 있을 것이다. 이것들은 2개의 여행-프로파일 표에서 누적될 수 있는데, 하나의 여행-프로파일 표는 속력을 위한 것이고(도 7a) 하나의 여행-프로파일 표는 가속도를 위한 것이다(도 7b). 속력 표는 (예를 들면) 각각의 0 km/hr, 1 km/hr 2 km/hr ... 160 km/hr의 각각에 대해 하나씩 161개 셀(메모리 위치들)(701)을 가진다. 160 km/hr에 걸쳐 모든 속력들이 최종 셀에서 누적된다. 가속도 표는 -30km/sec2 내지 30 km/sec2를 나타내 는 61개 셀(702)을 가진다. 그래서, 이들 2개의 2차원 표들의 각각의 셀은 어떤 속력 또는 어떤 가속도가 각각 유지되었던 초들의 카운트를 제공한다.

데이터 오버플로를 방지하기 위해, 셀이 용량에 도달하면 언제든지 전체 표가 이등분되고 절반 카운터가 각 표에 대해 유지되는 기법이 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 데이터-크기는 여행 길이에 관계없이 일정이다. 이 표들은 가변 압축에 의해 더욱 축소된다. 예를 들면, "제1 차이" 및/또는 런 길이 압축이 적용될 수 있다.

대안으로서, 전체 여행 정보의 보존은 가능하고 이 가능성은 이 특허출원에 포함된다. 이것은 위험 평가를 위한 고속 진행 행동의 결정을 허용한다.

본 발명의 이 구성요소에 대해 만들어진 청구항들의 목적을 위해, 초, 킬로미터, 속도 표를 위한 161개 셀, 가속도 표를 위한 61개 셀, 또는 제안된 압축의 특정 형식의 사용에 관해 특수한 것은 없다. 다른 어느 합리적인 유닛들, 셀 카운트들 또는 압축 유형들이 본 발명의 이 구성요소의 의도에 동등하게 적합하게 될 것이다.

가격결정 시스템(216)에 또는 제3자 데이터센터에 발송하려는 전체 리스크로그는 다음으로 구성된다:

특징묘사된 시작 위치(관련된 파크로그 >의 요소

속도 및 가속도 프로파일들

시간-날짜-차량-D(time-date-vehicle-ID) 및

패리티에 관련된 오버헤드

이것은 킬로미터의 여행 길이에 관계없이 여행당 대략 600 바이트의 추정된 총계이다. 일 년의 모든 날에 대해 날마다 4회의 여행을 가정하면, 이것은 연간 1메가바이트 미만의 양일 것이다. 본 발명이 무선 사용을 위해 의도되었지만, 충분한 메모리와 더불어, 가입자는, 무선 통신(214)의 사용 없이, 보험료를 (지금과 같이) 선불할 수 있고, 1년간 기록할 수 있고, 다음 해 동안 조정된 보험료((크레디트 또는 잔고)를 가질 수 있다. 그러나, 차량 등록자는 데이터 다운로드를 위해 데이터 저장고에 방문할 것을 요구받을 것이다. 무선에 대한 추가의 대체로서, 이 데이터는 휴대용 단거리 판독 펜(이를테면 웹 가능한 PDA에 대한 블루투스)를 경유하여 업로딩될 수 있다.

추가의 대안으로서, 완전, 가변-길이 존로그가 위치-기반 할증 계산을 위해 포함될 수 있다.

7. 신호- 및 패턴-인식-기반 기기-건강 원격-확인가능 방법들

OBU가 장애가 생길 많은 원인이 있다. 그것은 의도되지 않은 기계적(충격)이거나 전기적(쇼트, 절단, 배터리) 문제 때문에 완전히 고장 날 수 있다. 이 유형의 문제를 위해, 검출과 진단 방법들이 알려져 있다. 의도적인 탬퍼의 일부 기계적인 형식들을 포함한 다른 문제들에 대해, 다수의 공지된 방지 및 검출 방법들과 조치들도 있다.

고감도 수신기의 출현까지, GNSS 신호들은 쉽게 그리고 자주 우발적이거나 의도적인 전파방해(jamming)와 은폐를 겪었다. 위치 고정에서의 이러한 중단들에 대해 많은 통제되지 않는 원인들이 있기 때문에, 우발적인 은폐로부터 의도적인 은 폐를 구별하는 것은 실용적이었다. 어쨌든, 대부분의 이들 중단은 단명이고 그것들은 자동차 항행과 함대 관리와 같은 비 책임-중시(liability-critical) 애플리케이션들에서 (관성 항행 또는 맵-매칭) 일반적으로 허용가능하였고 수리가능하였다.

도로 가격결정과 같은 책임 중시 애플리케이션들에서, 안테나의 의도적인 전파방해와 은폐에 의한 부정행위(fraud)는 검출될 수 있고 그런 부정행위를 위한 기회는 최소화될 수 있어야 한다. 이 문제에 대한 해결책은 본 발명에 대한 건겅 점검의 부분을 형성한다.

본 발명의 이 구성요소는 신호 전파방해 또는 은폐의 검출을 다룬다. 본 발명이 고감도 수신기들을 명기하므로, 안테나가 위치를 고정하기 위한 충분한 신호들을 수신하지 못하는 유일한 2가지 환경이 터널 속 또는 주차장 건물 속에 있다. 이것들의 양쪽 모두는 가격결정 시스템(216)에서 조정하기가 쉽다. 터널은 거의 없지만 영구적이고 자동식 존로그(215의 부분) 수리를 위한 가격결정 맵들(224)에서 나타내어질 수 있을 것이다. 주차장 건물은 진입 지점 근처에 출구가 있고 신호 은폐 동안 OBU는 주차 이벤트를 등록한다. 만일 이것이 일어나지 않으면, 그것은 주차를 위해 들어간 차량이 주차하지 않기로 결정하고 그 후 곧 떠났다는 것을 의미한다 - 간단한 철자로 말하면 자유 운전(free driving)이다. 모든 다른 경우들은 의도적이던 그렇지 않던 전파방해 또는 은폐를 의미한다.

사용요금을 피할 목적의 의도적인 전파방해 또는 은폐는 터널 또는 주차장 건물(그것들 양쪽은 가격결정 시스템(216)에서 분간될 수 있다)에 기여할 수 없는 완전한 "여행 로그"(도 8)에서의 중단을 초래할 것이다. 여행 로그가 노드들(801) 및 에지들(802)로 구성되므로, 중단에 대한 테스트가 행해질 수 있다. 구체적으로는, [1] 주차 일화(801)는 G 미터 내에서 시작하고 끝내야만 한다; [2] 존로그는 D 미터보다 크면 중단을 할 수 없다; [3] 존로그들은 어떤 주차 일화가 끝나거나 다른 주차 일화가 시작되는 때에 그리고 그 경우에 각각 시작되고 끝나야 한다. 바꾸어 말하면, 시간적 연속성과 공간적 일치성(congruity)을 위한 시험은 OBU(211) 내에서 행해지고 특정 기기에 관한 건강 보고서의 부분을 형성한다. 전체 건강 보고는, 그러므로, 기기의 물리적 및 전기적 무결성(종래기술) 뿐만 아니라 그것이 수집하고 있던 데이터 스트림의 무결성(이 구성 요소)에 대한 측정치들로 구성된다. 의심된 탬퍼의 경우, 가격결정 시스템(216)에 반환된 건강 메시지(211)는 이것을 표시할 것이고 LED 상태등(212)은 적절하게 구성될 것이다.

세계적으로 1500 m을 넘는 대략 100개의 차량전용 터널이 있다는 점에 주의한다. 만일 D가 적절하게 설정되면, 길이 D 위의 모든 터널들의 시작점들 및 끝점들의 작은 데이터베이스는 OBU 에러 상태 LED들(212)을 잘못 설정하는 것을 피하기 위해 OBU에 저장될 수 있다. 길이 D 미만의 존로그 중단을 초래하는 의심된 탬퍼링이 가격결정 시스템(216)에서 결정될 수 있고 에러 메시지 오버라이드는 LED들을 적절히 설정하기 위해 지불 표(217)와 함께 OBU에 반환될 수 있다.

8. 잔여 가격 할당 에러의 제거

동적 및 정적 수신기들 양쪽 다를 위한 RAMM 처리가 전형적으로 50% 내지 80%의 신호 에러를 제거하지만, 모든 에러를 제거하지는 않으며; 그래서 공간 에러의 영향을 경감하기 위한 ("공간 에러 경감") 방법이 필요하다. 더욱이, 도로 또는 주차 요금정산과 같은 금융/공간 애플리케이션들에서, 다음 3가지 문제에 직면할 것이라고 예상할 수 있다:

1. 충분히 높은 다중경로가 있는 인접 도로-요금청구 구역들을 완전히 구별할 수 없다

2. 특히 주차 영역의 외부 경계선 근처의 위에서 차량을 주차하는 경우의 에지 상황에 관한 불확실성. 이것은 위의 "인접 도로-요금청구 구역들"과 동일한 공간적 문제이지만, 주차를 위한 준비 및 해결책은 도로-가격결정을 위한 준비 및 해결책과는 다르다.

3. 이를테면 달리 가격이 매겨지는 2 이상의 도로의 교차지점에서의 중첩하는 도로-가격결정 구역들

[1] 높은 다중경로 영역들에서의 인접 도로-요금청구 구역들이 요금정산 에러(자동차 운전자에게 잘못된 액수를 과금)를 발생하지 않을 것을 보장하기 위해, 가격결정 멥들은 고-다중경로 영역에 있는 어떤 가격결정 경계가 그것의 가격결정 규칙(액수 및 시간 변경)을 인접 영역과 공유한다는 단순한 제약을 가지게끔 개발된다(도 9a). (만일 그런 고려하의 2개의 인접한 영역들로부터의 수익들이 다른 요금정산을 지불받는 2명의 사람 때문이면, 경합 하의 돈들의 분할은 협상되어야만 할 것이다.)

이것에 대한 대체는 2개의 가격결정 영역 중의 작은 가격결정 영역 주변에 완충 구역을 생성하고 그 완충 영역으로부터의 수익을 최고 가능성 영역에 낮은 비율로 할당하는 것이다.

이 접근방법들의 양쪽 모두는 재정적으로 전체의 요금정산 권한을 남겨두기 위해 근소한 가격결정 증분을 요구할 수 있다.

[2] 주차의 경우에 에지 상황에 관한 불확실성을 경감하기 위해서는 다음 3 가지 구제책이 있다:

주차가 가능하지 않거나 합법적이 아닌 영역(들)(건물, 인도, 도로, 등)에 둘러싸인 지불가능 주차 영역의 경우, 경계제한(bounding) 다각형 내에는 그 비-주차가능 기반구조를 위한 경계제한 다각형이 포함될 수 있다. 도 9b에서, M 분 약간보다 약간 적게 정지해 있는 차량은 정지해 있지("stopped"), 주차해 있지는 않다(204). 도 9b의 예는 거리 주차와 직사각형 경계제한 다각형을 표시한다. 본 발명은 지상의 샛길 부지(off-street lots)와 그리고 다각형 부지 형상으로 일반화되고 그리고 그것들과 동등하게 잘 작업한다.

주차 요금을 만일 그것이 불확실하면 면제해 준다. 이것의 예는 차량이 가격이 유료 거리에 주차했는지 또는 인접한 무료 진입로(unpriced driveway)에 주차했는지가 불확실하지 않을 경우이다.

2명의 주차 운영자가 공통 가격 및 공정한 몫을 결정할 수 있지 않은 한, 정확한 구별이 충분히 자주 이루어지지 않는 주차 영역들을 서비스하는데 본 발명을 사용하지 않는다.

[3] 이를테면 다르게 가격이 매겨진 2 이상의 도로들의 교차지점에 있는 중첩 도로-가격결정 구역들의 정확한 핸들링을 보장하기 위해, 더 높은 차도의 가격을 더 낮은 차도의 가격으로 줄이고, 더 높은 차도의 나머지 유료 부분을 그 손실 을 복구하기 위해 증가시킨다. (도 6g).

잔여 가격 할당 에러의 제거를 위한 바람직한 실시예는 가격 맵 준비 설비(223), 가격결정 시스템(216) 및 OBU(200) 사이에서 공유된다. 가격결정 맵이 첨부된 가격결정 속성들과 함께 래스터 영상으로서 준비되므로(223), OBU에 준비된 존로그(207)는 위치, 분해능 및 지도 투영법(map projection)의 관점에서 정확히 일치하여야만 한다.

9. 여행 프라이버시와 익명성

VPS의 프라이버시는 가격결정 맵과 지불 관리를 온보드 기기(들) 및 프로세스에 포함하는 것에 의해 일반적으로 제공된다. 이러한 방식으로, VPS는 사용을 계량하며, 청구서를 계산할 수 있고 차량 내에서 지불 전체를 확인할 수 있다. 차량에 남겨지는 유일한 것은 어떤 형식의 지불 완료 통지이라서 강제 체계(예를 들면 온-보드 장비 상의 번호판 인식(license plate recognition) 또는 상태 등의 시각적 검사))는 확실한 지불이 이루어졌다는 것일 수 있다. 명료함을 위해, 이 종래 기술의 접근방법은 도 10a에서 설명된다.

이 접근방법에 있는 문제는 온-보드 가격결정 맵들이 상당한 초기 비용과 진행중인 운영 비용을 초래하지만 가격결정 프로그램 옵션들(예를 들면 특수 영역에 대해 또는 특별한 일에 할인을 제공하는 것)이 덜 유연해지게 한다.

본 발명의 경우, 프라이버시는 온-보드 맵들의 사용 없이 그리고 값비싼 온-보드 지불 관리 시스템 없이 제공된다. 이것은 여행들과 주차 일화들을 기술하는 지리적 정보로부터 차량 ID(이것은 차량의 등록된 소유자와 관계가 있을 것이고 그 래서 자동차 운전자와 관계가 있을 것이다)를 분리하는 것에 의해 행해진다. 본 발명에서 사용되는 프로세스는, OBU(200, 213)에서 데이터를 수집하고 처리하여서(위의 본 발명의 요소 1, 2 및 3) 연장된 기간(시간 또는 날) 뒤에 일련의 여행들("존로그들")과 주차 일화들("주차로그들")이 가격결정 동작(216)에 대해 준비가 되어 있게 한다. 이 정보는 고유한 트랜잭션 코드 및 차량 등급 코드와 함께 그리고 차량 또는 사용자 ID 없이 익명 가격 결정을 위해 가격결정 시스템((216, 1012)에 발송된다. 그러면 가격결정 시스템(216, 1012)은 트랜잭션 코드와 가격결정 매트릭스 P를 반환하는데(271), 가격결정 매트릭스는 K개의 과금 쌍들 {지불수취인, 지불 액수}로 구성되며, 각 과금 쌍은 발송된 파크로그 및 존로그로 나타내어지는 K명의 고유한 지불수취인들의 각각을 위한 것이다. 차량에서 수신하면(214), OBU는 그 다음 새로운 트랜잭션 코드, 차량 ID 및 가격결정 매트릭스를 지불 관리부(219, 1015)에 전송한다. 차량이 구동되었거나 주차되었던 곳에 관한 익명성을 보장하기 위해, 가격결정 시스템과 지불 관리 센터들은 통신할 수 없다. 그런 통신은 명확하게 블록화될 것이고 요구된 상호-통신은 온보드 기기(허브로서)를 경유하여 중개될 것이다.

더욱이, 차량의 파크로그와 존로그 세부사항의 저장소(리포지토리)는 온-보드 유닛(프라이버시를 위해)(200, 1010)에만 보유될 것이다. k명의 지불수취인들과 액수의 가격결정 매트릭스만이 지불 센터에 전송된다. 그것을 넘은 어떤 정밀감사 요건이라도 OBU에 의해 만족 되어야만 하는데, 그것은 자동차 운전자 패스워드 제어 하에 OBU를 다시 판독하고 상세한 감사 단서(trail)를 생성하는 부가의 프로세 스를 필요로 한다. 이 후자 특징은 알려진 기술을 통해 제공될 수 있다.

프라이버시를 핸들링하기 위한 바람직한 실시예는 OBU에서 중재된 하드웨어 프로세스이지만, 가격결정 및 지불 관리의 데이터센터 기능들이, OBU를 경유하여 중개되고 독립적으로 통신할 수 없는 별개의 기능들에 의해 처리되는 것을 요구한다.

원격 가격결정 능력을 (차량에서 정확한 가격결정 맵들의 운영 비용을 피하기 위해) 여전히 사용하면서도

을 위해, 지불 능력은 온 보드(1015)에 옮겨질 수 있고 선불 스마트 카드들(또는 동등물)이 지불을 위해 사용될 수 있다. 이 경우, OBU 상의 가시광선 시퀀스만이 지불이 이루어졌음을 표시할 것이거나, 대신에 OBU는 "지불이 이루어짐"을 시행 센터에 신호하여서 차량의 번호판들이 번호판 인식 시스템에 의해 "지불됨"으로 인식되게 한다.

10. 지불 통합해제( Deconsolidation )

온 보드 운송 과금 관련 기기들을 위한 종래 기술은 단일 기반 구조 제공자(예를 들면 캐나다, 토론토 근처 하이웨이 407에 대한 지불가능 이벤트들을 등록하는 온-보드 기기)를 보통 서비스한다. 최근, 표준이 설정되었고, 유럽에서 동일한 등급의 기기들(DSRC, Dedicated Short Range Communication) 사이의 상호운용성을 위해 이용가능한 적합 기술들이 설정되었다. 이것은 종래 기술이 다중 기반구조 제공자들(지불수취인들)로부터의 도로의 사용을 등록하(고 그러한 사용에 대한 지불 서비스를 제공하)는 하나의 차량으로부터 도로-이용 신호들을 수집할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 이 구성요소는 위치-기반 지불 서비스들을 위한 지불의 통합해제에 관하여 종래 기술의 능력을 뛰어 넘는다. 본 발명이 현재 ETC(Electric Toll Collection) 에이전트들과 원격통신 제공자들에 의해 행해지는 바와 같이 다수의 지불수취인들에 서비스를 제공해야만 하지만, 본 발명은 또한 다른 3가지 부류의 지불수취인들인 도로 당국, 주차 운영자, 및 보험회사에 서비스를 제공해야만 하는데, 이것이 신규성을 필요로 한다.

본 발명의 이 구성요소의 바람직한 실시예는 온-보드 및 원격 능력 둘 다를 필요로 하는데, 온보드 하드웨어의 능력은 중요한 요소이다.

온-보드 능력, 구체적으로는, GNSS 신호들을 포착하고 필터링하는 신규한 방법 및 장치(203 내지 209 포함)는 3가지 기분적인 부류의 지불수취인들(도로, 주차, 및 보험) 사이를 구별하기 위한 독특한 기준을 제공한다. 이 출원서의 딴 곳에서 기술된 이 기기와 프로세스 아키텍처 (또는 동등물) 없이는, 검출 및 측정하며(203, 204), 보장하고(205, 206, 211) 및 분리하는(207, 208, 209) 능력은 모든 3가지 산업들을 가로질러 지불 통합해제를 제공하는 것을 실현할 수 없을 것이다.

이 점에 있어서 OBU(203-209)의 핵심 능력들은 다음과 같다: [1] 다중경로 에러에도 불구하고 주행으로부터 주차를 모호하지 않게 구별하는 능력, [2] 증거 문서화를 위한 서로 다른 2가지 방법들(하나는 주차용이고 하나는 주행용이다) 및 [3] 각각의 산업 부문에 대해 적합한 가격결정 서비스로의 직접 공급을 위한 차량에서의 증거 패키지들의 사전-패키징(pre-packaging).

지불 서비스 능력은, 본 발명의 이 구성요소의 상대적으로 작은 요소이지만, 각각의 부분에 대해 하나씩 3가지 로그들을 수신하고 가격을 매기도록 구체적으로 설계된다.

그래서 위치 데이터의 단일 스트림으로 3가지 산업들에 대한 지불들을 결정하고 정확히 통합해제하는 능력이 클레임된다.

전술한 설명은 본 발명의 특정한 바람직한 실시예들만을 설명한다. 본 발명은 앞서 말한 예들에 제한되지 않는다. 다시 말하면, 이 기술분야의 당업자는 여기에 기술된 본 발명의 가르침들을 이용하고 수행하기 위해 변형들과 개조들이 가능하거나 가능하게 될 것이라는 것을 인식하고 이해할 것이다. 따라서, 모든 적당한 변형, 개조 및 동등물들은 기술된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 그리고 청구범위 내에 의지할 것이고 그런 변형 개조 및 동동물은 본 발명의 범위 내에 그리고 청구범위 내에 포함되도록 의도될 것이다. 특히, 본 발명은 사람 또는 자산의 위치가 공적으로, 사적으로, 또는 익명으로, 실시간 또는 임의의 시간 지연을 가지고서 기록되고 감사될 어느 환경에서라도 부분적으로 또는 그 전체로 적용될 수 있다. 비록 차량과 차량 위치확인에 관하여 기술되고 있지만, 본 발명은 다른 자산들 및 대상물들에도 적용될 수있다는 것이 인정될 것이다.