交通相关费用的自动支付和/或登记.pdf

本发明涉及交通相关费用的自动支付和/或登记。一种用于自动支付车辆的公路税的系统，所述系统包括：多个移动单元，每个单元适于被定位在车辆中；以及基础单元，适于与所述多个移动单元通信。每个移动单元包括：基于卫星的导航系统接收机；以及通信装置，用于将多个位置可观测值传送到基础单元。所述基础单元包括：通信装置，用于与所述多个移动单元通信；以及处理器装置，用于处理所述位置可观测值，以确定车辆相对于存储在所述基础单元中或者能从所述基础单元访问的预加载公路税信息的位置。

1.  一种用于自动支付车辆的公路税的系统，所述系统包括：
多个移动单元，每个单元适于被定位在车辆中；以及
基础单元，适于与所述多个移动单元通信，
其中每个移动单元包括：
基于卫星的导航系统接收机；以及
通信装置，用于将多个位置可观测值传送到基础单元，并且
其中所述基础单元包括：
通信装置，用于与所述多个移动单元通信；以及
处理器装置，用于处理所述位置可观测值，以确定车辆相对于存储在所述基础单元中或者能从所述基础单元访问的预加载的公路税信息的位置。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中基于卫星的导航系统接收机包括GPS接收机或GALILEO接收机。

3.  根据权利要求1或2所述的系统，其中所述多个移动单元中每一个的通信装置适于经由蜂窝网络通信，所述蜂窝网络诸如为GSM、GPRS、EDGE、iDEN、D-AMPS、PDC、W-CDMA、CDMA2000或TD-SCDMA。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述基础单元的通信装置适于经由互联网服务提供商与所述多个移动单元通信。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述基础单元包括可选地位于不同物理位置的一个或多个基础单元。

6.  根据权利要求5所述的系统，其中所述基础单元被实现为包括可选地位于不同物理位置的大量基本相同的基础单元的冗余单元。

7.  根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述基础单元可操作地连接到多个外部服务提供商，诸如支付服务提供商、提供位置校正信号的冗余服务等。

8.  一种用于自动支付车辆的公路税的方法，所述方法包括如下 步骤：
提供适于被定位在车辆中的移动单元，所述移动单元每时间单位提供多个位置可观测值，
将大量位置可观测值传送到基础单元，以及
在所述基础单元中处理所传送的位置可观测值，以确定所述车辆相对于存储在所述基础单元中或能从所述基础单元访问的预加载的公路税信息的第一位置。

9.  根据权利要求8所述的方法，还包括下述步骤：计算车辆的校正位置，并且比较所计算的车辆的校正位置与存储在所述基础单元中或能从所述基础单元访问的预加载的公路税信息。

10.  根据权利要求9所述的方法，其中所述计算车辆的校正位置的步骤包括对车辆的第一位置应用SBAS、EGNOS、WAAS或MSAS校正，车辆的所述第一位置由至少一组GPS可观测值或GPS坐标表示。

11.  根据权利要求8至10中任一项所述的方法，还包括完成财务交易的步骤，所述财务交易包括从登记为移动单元所有者的个人的账户提取与所计算的公路税相对应的数额、并将该数额存入公路税所有者的账户的步骤。

12.  根据权利要求8至10中任一项所述的方法，还包括完成财务交易的步骤，所述财务交易包括登记与所计算的公路税相对应的数额、并存储该登记数额以使得能够在以后存入与累积的登记数额相对应的数额的步骤，所述存入是被存到公路税所有者的账户。

13.  根据权利要求8至10中任一项所述的方法，还包括完成财务交易的步骤，所述财务交易包括从由登记为移动单元所有者的个人所支付的预付金额中提取与所计算的公路税相对应的数额的步骤。

交通相关费用的自动支付和/或登记
本申请是国际申请日为2006年10月20日的、名称为“交通相关费用的自动支付和/或登记”的发明专利申请No.200680045424.3(PCT/DK2006/000589)的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于准确确定便携式的或可移动的单元、诸如车辆的位置的系统、方法和/或移动单元/移动设备。本发明还涉及交通相关费用或税费、诸如停车费或公路税的自动支付或登记。
背景技术
美国专利申请2002/0143611公开了一种用于执行车辆付费事务的系统和方法。US 2002/0143611的系统包括具有位置确定部件和通信部件的车辆；以及具有通信部件、车辆位置识别部件和事务完成部件的服务器。位置确定部件确定车辆的位置，并且车辆通信部件将所确定的车辆位置信息发送到服务器。服务器通信部件从车辆接收所确定的车辆位置信息。车辆位置识别部件确定所发送的车辆位置是否将车辆定位在付费位置。如果车辆位置识别部件确定车辆位于付费位置，则事务完成部件完成付费事务。
US 2002/0143611的位置确定部件被公开为是一个独立的GPS接收机。例如，在段落15、16和20中陈述了车辆位置通过GPS坐标确定。
US 2002/0143611中所公开的系统的一个缺点是车辆位置的确定只得到3到20米左右的精度，因为只使用未被校正的GPS坐标。对于例如与车辆停车费自动支付相关的位置确定，3到20米的精度是不够的，因为在具有不同停车费水平的两个相邻停车区之间的边界线 处，不可能确定车辆实际位于这样的相邻区域中的哪一个中。此外，在车辆停放在停车区域的最靠外停车位的情况下，确定车辆被停放在停车区域之内还是之外变得非常困难。因此，如果车辆的位置不能被正确地确定，则相关联的停车费不能被正确地确定，并因而不能被正确地付费。因而，存在以下潜在危险，即当仅使用未被校正的GPS坐标时，车辆的实际位置被错误地确定。
为了能够以足够的精度确定车辆的位置，必须能够以车辆宽度一半左右的精度确定车辆的位置。这意味着车辆的位置必须能够以接近标准车辆宽度的一半的静态水平精度被确定。
普通的GPS基于(客户)接收机处GPS信号的观测以及通过数字信号处理对数据进行大量数学运算以实现位置评估。熟悉GPS和卫星导航的那些人一般了解并且认识到，通过独立GPS接收机(或任何其它的独立卫星导航接收机)可实现的位置评估的可达精度是有限的，并且存在多种方法来引进措施以获得比GPS接收机单独提供的精度更好的精度。
基本的独立GPS接收机中能够达到的位置评估精度主要受到施加于GPS信号上的误差的限制。还认识到，在接收机中使用的数字信号处理的复杂和精致水平在很大程度上影响能达到的精度，即在相同操作条件的情况下，先进的昂贵的接收机被认为表现得比简单的便宜的接收机更好。还确定，多种方法可以被采用以获得具有更好精度的位置评估，诸如DGPS(差分GPS)和SBAS(星基增强系统)。
在EP0952557A中提出了一种用于停车自动收费的系统和方法。在EP0952557A中，DGPS被展示为用于获得足够精度的装置。
DGPS的原理是使用GPS可观测值的差值而不是绝对观测值本身。通过将在客户接收机处做出的观测减去差分校正来获得差值。差分校正在差分基准站(也被称为DGPS塔)处进行，并且校正通常通过无线通信被散步到(一个或多个)客户接收机，作为本地无线电信号(通常以300kHz左右的长波频率)广播。使用GPS可观测值的差分来计算客户接收机位置的副作用是确定的是接收机相对于基准站 的位置(即所谓的基准站与客户接收机之间的基线向量)，而不是绝对位置。DGPS背后的基本思路是限制可获得精度的误差在一定程度上存在于基准站和客户接收机两者处的GPS信号中(在算术上，误差是相关的)。这意味着当差值被形成时，基准站和客户接收机两者共有的误差通过减法而被抵消。DGPS因此依赖于以下假设，即基准站和客户接收机两者处的误差相同。
当然，这种假设仅在客户接收机与基准站位于相同地理位置时才完全成立。当接收机很靠近时，误差高度相关，并且在这种情况下，差分校正的应用可以导致显著改善的定位精度。但是，这种改善在基准站与客户接收机之间的地理间隔增加(并且空间相关降低)时降低，并且当两者之间的距离超过几十公里时，有利效果被大大降低。
通过这种方式抵消的主要误差是由电离层所产生的那些误差，因为当信号经过电离层和对流层时，卫星信号以略微的系统方式失真，其中电离层是最重要的。两个误差源可以在短时间跨度上局域地发生变化，主要是由于电离层闪烁和对流层变化，诸如空气湿度，因此当基准站与客户接收机之间的距离增加时，能够通过DGPS抵消的GPS误差的公共性可以很大地变化。
因此，为了获得有效的差分校正，需要基准站网络来提供局域覆盖。这又意味着基准站需要被考虑作为用于依赖于DGPS来进行正确操作的任何系统的局域基础设施的一部分。对定位精度的要求越高，基准站的网格就需要越精细。
因此，该EP0952557A提出了使用DGPS的位置校正，可获得的位置精度强烈依赖于基准站的密集度。此外，DGPS的一个缺点是可获得的位置精度在不同地理区域中可能不同。
与DGPS相反，SBAS背后的思想是利用大量卫星监控站，其中卫星监控站计算增强数据，增强数据可以通过卫星、而不是局域基准站被散发以到达更广区域中的用户。SBAS的主要目的之一是消除了对局域基准站网络的需要。因此，使用SBAS将意味着不依赖于局域基础设施。
SBAS的原理是使用大量战略定位RIMS站(测距和完整性检测站：Ranging and Integrity Monitor Stations)来观测GPS星座。RIMS接收GPS信号，并将可以从GPS可观测值确定的位置评估与RIMS的已知位置相比较。这被用于形成被从RIMS发送到中央处理中心的校正值。在EGNOS系统中，数据被收集在任务控制中心中，其中在任务控制中心中，数据被用于计算(1)卫星轨道的长期误差、(2)卫星时钟的短息和长期误差、(3)电离层校正网格、以及(4)完整性信息。这些被组合以形成EGNOS增强数据集。
对于提高定位精度，电离层校正网格是最重要的特征。RIMS网络所进行的连续观测流被用于形成对于由RIMS站覆盖的区域(对于EGNOS是整个欧洲)的电离层中TEC(电子总量)的“地图”。TEC是沿通过电离层的信号通路的一平方米横截面的柱中的电子数量，并且这精确地描述了电离层施加在GPS信号上的误差。
TEC地图被发送到地球同步SBAS卫星，其中地球同步SBAS卫星转发TEC地图以为客户接收机提供它们进行电离层效应校正所需的信息。使用TEC地图，客户GPS接收机可以计算“穿透点”以及用于位置计算的每个卫星的信号的延迟，然后校正数据用于位置确定的更高精度，其中“穿透点”即GPS卫星信号穿透电离层的点。
在SBAS中，监控站不提供单个孤立的校正，而是来自所有站的数据一起被组合以计算用于宽区域的校正地图。然后，每个单个接收机通过使用该数据来校正其自身的位置。通过这种方式，可以实现的精度甚至比DGPS更好，但是客户接收机非常靠近基准站的情况除外，在这种情况下DGPS可能比SBAS更好。
总之，SBAS的关键是所应用的校正是基于客户接收机位置计算的，并且这与监控站位于何处无关。这提供了不依赖于局域基础设施的广覆盖。在基于差分基准站的传统DGPS中不提供TEC地图，因此在DGPS中，电离层误差的减小仅取决于与基准站的接近程度。与DGPS不同，可以预计SBAS在整个宽区域中表现一致而与基准站无关。
由于在DGPS和SBAS系统中所使用的无线电频率，DGPS和SBAS的实际实现在基础方式上是不同的。DGPS使用300kHz左右的长波无线电传输，这相当于1km左右的波长，而GPS使用UHF无线电频率1575.42MHz作为GPS L1载波，这相当于仅仅19.029cm的波长。这意味着利用通常的GPS贴片天线来接收DGPS信号实际上是不可行的，因为GPS天线的几何和物理尺寸由19.029cm波长的某个分数(certain fraction)决定，其中该分数又由天线中所使用的陶瓷材料的介电特性决定。
GPS频率允许使用便宜的紧凑的低剖面(low-profile)天线，诸如陶瓷微带贴片天线，而波长比其更长大约5000倍的DGPS信号需要完全不同的天线技术，即大很多的、更贵的大型的鞭形或基于铁氧体磁芯线圈的天线。
另一方面，SBAS信号在与GPS信号相同的载波频率上被广播，因而允许相同的GPS天线和无线电前端被用于SBAS接收。因此，使用DGPS将导致非常不同的接收机硬件体系架构，其比基于SBAS的接收机的更复杂并且更贵。
可以被看作本发明的一个目的的还在于，提供用于确定诸如车辆这样的可移动单元的位置的一种经济的系统和方法，其中静态水平精度接近标准车辆宽度的一般。
本发明的另一目的是提供一种系统和方法，其是基本上独立于局域基础设施的基本上自包含的系统和方法。所需要的唯一局域基础设施是在期望进行系统操作的地方可容易获得的蜂窝网络覆盖。
本发明的再一目的是提供一种系统和方法，其与例如车辆的位置确定组合地还提供与位置交通相关的费用的自动支付或登记，诸如停车费和/或与道路定价相关的公路税。
本发明的还一目的是提供在需要时容易维护和更新的一种系统和方法。
发明内容
在其最一般的方面中，本发明涉及用于自动支付或自动登记车辆的交通相关费用的系统或方法，其中费用例如是停车费或与道路定价相关的公路税。为了以可接受的方式支付或登记交通相关费用，车辆的准确位置必须是能够确定的。此外，为了从各种交通或法律机构获得对这样的系统和方法的相关许可，车辆的位置必须是能够以接近标准车辆宽度一半的精度被确定。
在上述情况中，自动支付应该被认为是指在给定事件已经发生之后立即进行的财务交易。例如，支付停车费形式的财务交易可以紧随车辆从停车点开出之后。要支付的数额可以取决于停车点的位置以及车辆在特定位置已经停放的时间。支付可以通过从车辆所有者银行帐户中提取该数额来进行。
自动登记是指上述财务交易可能不是紧随给定事件之后。例如停车费的支付可以累计一段时间，例如一个月，如从信用卡安排中已知的那样。因此，累计的停车费每月收取一次，通常是在月底收取，并且将要支付的总额被从所有者银行帐户中提取。
类似地，公路税也可以自动支付，或者自动累计在寄存器中并随后在每个月的月底开出账单用于自动支付。
上述目的通过在第一方面中提供一种用于自动支付车辆停车费的方法而实现，所述方法包括如下步骤：
——确定车辆将被停放的位置，所述车辆位置的确定应用来自第一位置确定系统和基于网络的位置校正系统的信息，
——确定车辆已经被停放的时间，以及
——使用车辆与服务器之间的数据链路完成支付交易，支付交易根据所确定的车辆位置和停放时间来完成。
构成根据本发明第一方面的方法的步骤可以主要被实现为芯片中、诸如ASIC中的软件。
通过应用来自诸如GPS这样的基于卫星的定位系统的信息，第一位置确定系统可以确定车辆的第一位置。通过应用例如基于GPS的系统，时间也是可得到的。这样的第一位置确定以大约3到20米 的精度确定车辆的位置，如已经提到的那样，该精度对于自动支付系统是不够的。为了改进该精度，基于网络的位置校正系统可以通过应用来自诸如EGNOS这样的位置校正系统的信息，确定对于所确定的车辆第一位置的校正值。在车辆位置的最终确定中结合校正值就可以以0.8米这里高的水平精度被确定。
所应用的来自位置校正系统的信息可以经由可以是基于GSM的无线链路的数据链路被提供。因此，基于GSM的无线链路可以被设置以提供校正值，使得车辆位置可以以0.8米高的精度被确定。此外，基于GSM的无线链路可以被用于车辆与服务器之间的通信，以便确保停车费的正确支付。
为了确保例如停车费的正确支付，需要知道精确的停车时间、即车辆停放的时间。该信息可以以多种方式被提供。例如，车辆位置的确定可以在车辆点火装置关闭时被触发。因此，当点火装置被关闭时，车辆位置可以被确定。与所确定的车辆位置相关的信息可以被通信到服务器，并且在所确定的位置落在要支付停车费的场、区、带或时间内的情况下，在车辆停放时间、即车辆已经被停放的时间已经被确定时进行支付交易。
车辆已经停放的时间的确定可以被确定为车辆点火装置关闭的时间。可替换地，车辆已经停放的时间的确定可以被确定为车辆点火装置关闭与车辆从停放位置移走的时间之间的时间。
与设备通信的服务器可以访问包括有关城市、国家或大陆中要支付停车费的场、区和/或带的信息的寄存器。该寄存器还可以包括有关在给定场、区或带内要支付的停车费水平和时间间隔的信息。
在第二方面中，本发明涉及一种用于自动支付车辆停车费的设备，该设备包括：
——用于确定车辆将被停放的位置的装置，所述位置确定装置包括第一和第二位置接收机模块，
——用于确定车辆已停放的时间的装置，以及
——用于在设备与服务器之间提供数据链路的装置，从而对于在 所确定的位置处车辆停放要支付的数额可以由所述服务器自动执行。
第一位置接收机模块可以适合于接收诸如GPS信号这样的基于卫星的定位信号。这样，第一位置接收机模块可以包括GPS接收机模块，或者可替换地可以包括GALILEO(伽利略)接收机模块。
第二位置接收机模块可以适用于经由无线网络接收位置校正信号，诸如EGNOS信号。这样，第二位置接收机模块可以包括基于GSM的接收机模块。用于提供设备与服务器之间的数据链路的装置包括基于GSM的收发机模块。这样，相同GSM链路可以被用于将校正信号提供给设备以及用于提供设备与服务器之间的通信链路，以便确保停车费的正确支付。
在第三方面中，本发明涉及一种用于自动支付车辆停车费的设备，该设备包括：
——用于以大约为标准车辆宽度一半的精度确定车辆将被停放的位置的装置，
——用于确定车辆已停放的时间的装置，以及
——用于在设备与服务器之间提供数据链路的装置，从而对于确定位置处车辆停放要支付的数额可以由所述服务器自动进行。
优选地，精度优于1米，诸如大约0.8米。
位置确定装置可以包括第一和第二位置接收机模块，其中第一位置接收机模块可以适合于接收基于卫星的定位信号。这样，第一位置接收机模块可以包括GPS接收机模块、GALILEO接收机模块或其组合。第二位置接收机模块可以适合用于经由无线网络接收位置校正信号，诸如EGNOS信号。这样，第二位置接收机模块可以包括基于GSM的接收机模块。用于提供设备与服务器之间的数据链路的装置可以包括基于GSM的收发机模块。
在第三方面中，本发明涉及一种自动登记车辆停车费的方法，该方法包括如下步骤：
——确定车辆将被停放的位置，所述车辆位置确定应用来自第一位置确定系统和基于网络的位置校正系统的信息，
——确定车辆已被停放的时间，以及
——通过利用车辆与服务器之间的数据链路将所确定的车辆位置通信到服务器来登记要支付的停车费数额，该登记根据车辆的所确定的位置和停放时间来完成。
在第四方面中，本发明涉及一种自动登记车辆停车费的方法，该方法包括如下步骤：
——以大约为标准车辆宽度一半的精度确定车辆将被停放的位置，
——确定车辆已被停放的时间，以及
——通过使用车辆与服务器之间的数据链路将所确定的车辆位置通信到服务器来登记要支付的停车费数额，该登记根据车辆的所确定的位置和停放时间来完成。
同样，精度可以优于1米，诸如大约0.8米。
在第四方面中，车辆将被停放位置的确定可以应用来自第一位置确定系统和基于网络的位置校正系统的信息。第一位置确定系统可以包括GPS接收机模块、GALILEO接收机模块或者其组合。基于网络的位置校正系统可以适合用于经由无线网络接收位置校正信号，诸如EGNOS信号。这样，第二位置接收机模块可以包括基于GSM的接收机模块。用于提供设备与服务器之间的数据链路的装置可以包括基于GSM的收发机模块。
在第五方面中，本发明涉及一种用于被定位在可移动单元中的设备，该设备包括：
——用于确定设备位置从而确定设备被定位在其中的可移动单元的位置的装置，其中所述位置确定装置包括第一和第二位置接收机模块，第一接收机模块适合用于接收一个或多个基于卫星的定位信号，第二接收机模块适合用于接收一个或多个校正信号用于校正根据所述一个或多个基于卫星的定位信号所确定的设备位置，以及
——用于提供设备与服务器之间的数据链路的装置，从而取决于位置的费用可以由所述服务器登记或支付。
在第六方面中，本发明涉及一种适合用于被定位在可移动单元中的设备，该设备包括：
——用于确定设备位置、从而确定设备被定位在其中的可移动单元的位置的装置，其中所述位置确定装置能够以大约为标准车辆宽度一半的精度确定设备位置，以及
——用于提供设备与服务器之间的数据链路的装置，从而取决于位置的费用可以由所述服务器登记或支付。
同样这里精度可以优于1米，诸如大约0.8米。
位置确定装置可以包括第一和第二位置接收机模块，第一接收机模块适合于接收一个或多个基于卫星的定位信号，第二接收机模块适合用于接收一个或多个校正信号用于校正根据所述一个或多个基于卫星的定位信号所确定的位置。
在第七方面中，本发明涉及一种自动登记或支付车辆公路税的方法，该方法包括如下步骤：
——确定车辆的位置，所述车辆位置的确定应用来自第一位置确定系统和基于网络的位置校正系统的信息，以及
——通过使用车辆与服务器之间的数据链路将所确定的车辆位置通信到服务器来完成公路税支付交易，支付交易根据所确定的车辆位置来完成，或者
——通过使用车辆与服务器之间的数据链路将所确定的车辆位置通信到服务器而登记要支付的公路税数额，其中登记根据所确定的车辆位置来完成。
在第八方面中，本发明涉及一种用于自动支付车辆停车费的系统，该系统包括：
——多个移动单元，每个单元适合用于被定位在车辆中，以及
——基础单元，其适合用于与这多个移动单元通信，
其中，每个移动单元包括用于确定车辆何时处于停放状态的装置，以及用于将确定结果以多个位置可观测值的形式传送到基础单元的通信装置，并且
其中，基础单元包括用于与这多个移动单元通信的通信装置，以及处理器装置，该处理器装置用于处理所述位置可观测值以确定与存储在基础单元中或者可以从基础单元得到的预加载停车场信息相关的车辆位置。
用于确定车辆何时处于停放状态的确定装置可以包括基于卫星的导航系统接收机和适合用于确定车辆何时处于停放状态的处理器装置，所述确定至少部分地基于接收机所提供的多个位置可观测值。
用于确定车辆何时处于停放状态的确定装置还可以包括适合用于确定车辆何时处于停放状态和/或适合用于确定车辆发动机状态的传感器装置。这种附加的传感器可以包括一个或多个振动传感器、一个或多个加速计、用于监视车辆点火钥匙位置的一个或多个传感器等。来自这样的传感器的输出信号可以经由有线或无线地、诸如蓝牙而被提供。
处理器装置还可以适合用于确定车辆何时处于非停放状态，所述确定至少部分地基于接收机所提供的多个位置可观测值。此外，还可以使用一个或多个额外的传感器来确定该确定，其中额外的传感器例如是一个或多个振动传感器、一个或多个加速计、用于监视车辆点火钥匙位置的一个或多个传感器等。
基于卫星的导航系统接收机可以包括GPS接收机或者GALILEO接收机。这多个移动单元中每一个的通信装置可以适合用于经由诸如GSM、GPRS、EDGE、iDEN、D-AMPS、PDC、W-CDMA、CDMA2000或TD-SCDMA这样的蜂窝网络通信。
这多个移动单元的处理器装置可以构成移动单元的通信装置的处理器装置的一部分。在这种方式下，节省了单独的处理器。
基础单元的通信装置可以适合用于经由互联网服务提供商与这多个移动单元通信。
基础单元可以包括可选地位于不同物理位置处的一个或多个基础单元。实际上，基础单元优选地可以被实现为包括可选地位于不同物理位置处的多个基本相同的基础单元的冗余单元。通过实现冗余系 统，系统中止(brake dwon)或发生故障的危险被大大降低。基础单元可以包括多个数据库，其中第一数据库包括关于要支付停车费的停车场的信息，第二数据库包括将被应用于由移动单元所产生的位置可观测值的位置校正信号，第三数据库包括用户帐户相关信息。基础单元可以可操作地连接到多个外部服务提供商，诸如支付服务提供商、提供位置校正信号的冗余服务等。
在第九方面中，本发明涉及一种用于自动支付车辆停车费的方法，该方法包括如下步骤：
提供适合被定位在车辆中的移动单元，该移动单元每单位时间提供多个位置可观测值，
当移动单元已经确定车辆处于停放状态时，将多个位置可观测值传送到基础单元，以及
在所述基础单元中处理所传送的位置可观测值，以与存储在基础单元中或可从基础单元中获得的预加载停车场信息相关地确定车辆的第一位置。
该方法还可以包括在车辆第一位置落在距离停车场的预定范围之外时传送消息到移动单元的步骤，所述消息通知车辆用户停放是免费的。
该方法还可以包括在车辆第一位置落在距离停车场的预定范围之内时计算车辆的校正位置、并将所计算的车辆校正位置与存储在基础单元中或者可从基础单元中获得的预加载停车场信息相比较的步骤。计算车辆的校正位置的步骤可以包括对车辆第一位置应用SBAS校正，所述车辆第一位置由至少一组GPS可观测值或GPS坐标表示。
在第一实施方式中，计算车辆的校正位置的步骤包括对车辆第一位置应用EGNOS校正，所述车辆第一位置由至少一组GPS可观测值或GPS坐标表示。至少存在两种方式来使用EGNOS增强数据来实现更好的GPS位置估计。EGNOS增强数据可以被用于形成对已经计算的GPS位置估计的校正，或者EGNOS增强数据可以被直接应用于GPS观察/可观测值以在计算GPS位置估计之前对它们进行校正。两 者中的后者是有利的，因为其提供更好的全面增强，从而得到更有效的校正，而这导致更精确的GPS位置估计。
在第二实施方式中，计算车辆的校正位置的步骤包括对车辆第一位置应用WAAS校正，所述车辆第一位置由至少一组GPS可观测值或GPS坐标表示。
最后，在第三实施方式中，计算车辆的校正位置的步骤包括对车辆第一位置应用MSAS校正，所述车辆第一位置由至少一组GPS可观测值或GPS坐标表示。
根据本发明第九方面的方法还可以包括在所计算的车辆的校正位置落在距离停车场的预定范围之外时传送消息给移动单元的步骤，所述消息通知车辆用户停放是免费的。
在所计算的校正位置落在距离停车场的预定范围内的情况下，方法还可以包括验证位于所计算的校正位置处的移动单元是否具有相关联的有效用户帐户、并传送消息给移动单元的步骤，所述消息通知车辆用户有效的用户帐户是否已经被识别出。
在有效用户帐户被识别的情况下，该方法可以包括在移动单元上或者在相关联的显示装置上显示停放正被支付费用的步骤。该信息可以被显示为使得停车服务人员可以看到停车费实际正被支付。此外，每时间单位的停车费可以被显示在移动单元上或者相关联的显示装置上。
该方法还可以包括如下步骤：在移动单元中确定车辆何时不再处于停放状态，以及将确定结果传送到基础单元。确定车辆不再处于停放状态的步骤可以包括确定车辆发动机状态和/或处理位置可观测值。除此之外，来自例如振动传感器、加速计等的输出信号可以被应用。
该方法还可以包括如下步骤：在基础单元中计算车辆已停放的时间，计算相关联的停车费，以及传送消息到移动单元，其中所述消息通知车辆用户要支付的停车费。要支付的停车费可以被显示在移动单元上或者在相关联的显示装置上。
该方法还可以包括完成财务交易的步骤，所述财务交易包括从登 记为移动单元所有者的个人的帐户中提取与所计算的停车费相对应的数额、并将该数额存入停车场所有者帐户上的步骤。
可替换地，该方法还可以包括完成财务交易的步骤，所述财务交易包括登记与所计算的停车费相对应的数额、并存储该登记数额以使得能够在以后存入与所累积登记的数额相对应的数额的步骤，所述存入是被存到停车场所有者的帐户上。根据该实施方式，与累积停车费相对应的累积数额可以例如一个月一次地从登记为移动单元所有者的个人的帐户中提取，并存入停车场所有者的帐户中。
可替换地，该方法还可以包括完成财务交易的步骤，所述财务交易包括从由登记为移动单元所有者的个人支付的预付金额中提取与所计算的停车费相对应的数额。
在第十也是最后的方面中，本发明涉及一种适合用于被定位在车辆中以构成用于自动支付车辆停车费的系统的一部分的移动单元，该移动单元包括：
位置确定装置，其适合用于每时间单位提供多个位置可观测值，
处理器装置，其适合用于确定车辆何时处于停放状态，所述确定至少部分地基于由位置确定装置所提供的多个位置可观测值，以及
通信装置，其适合用于与用于自动支付停车费的系统的一个或多个基础单元通信，所述通信装置至少适合于将被提供的位置可观测值传送到该一个或多个基础单元用于进一步处理。
位置确定装置可以包括基于卫星的导航系统接收机，诸如GPS接收机或者GALILEO接收机。处理器装置还可以适合用于确定车辆何时处于非停放状态，所述确定至少部分地基于由位置确定装置所提供的多个位置可观测值。
通信装置可以适合用于经由诸如GSM、GPRS、EDGE、iDEN、D-AMPS、PDC、W-CDMA、CDMA2000或TD-SCDMA这样的蜂窝网络通信。
为了节省空间和减低成本，处理器装置可以构成通信装置的处理器装置的一部分。
移动单元还可以包括适合用于显示信息给例如停车服务人员的内置式或外部的显示装置。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的系统的高层面的系统示意总图示，
图2示出了具有车辆的停车场，
图3示出了根据本发明的系统的整体框图，
图4图示了在交通相关事件期间的通信流，
图5图示了在交通相关事件期间的决策流，
图6示出了通过圆形逼近的以紧凑简化形式表示的停车场。
虽然本发明允许有多种改进和替代形式，但是已经以示例方式在附图中示出了特定实施方式，并且下面将详细描述。但是，应该理解，本发明不意欲被限制到所公开的具体形式。相反，本发明将要覆盖落在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有改进、等同情况或替代情况。
具体实施方式
如已经提到的那样，本发明在其最一般的方面中涉及用于车辆交通相关费用的自动支付或自动登记的系统或方法。这样的交通相关费用可以是停车费或与道路定价相关的公路税。为了以可接受的方式支付或登记交通相关费用，车辆的准确位置必须是能够确定的。此外，为了从各种交通或法律机构获得对这样的系统和方法的相关许可，车辆的位置必须是能够以比典型车辆宽度大约一半更好的精度被确定。本发明旨在以0.8米左右的精度确定车辆的水平位置。
为了实现上述精度，需要来自诸如GPS、GALILEO和EGNOS这样的各种系统的位置信息。例如，GPS被应用以便以3到20米范围的精度确定车辆位置。这样的精度是不够的，并且由EGNOS提供的校正值被应用以将精度提高到0.8米左右。当车辆位置已经被确实 时，车辆已经停放的时间必须被确定。通过这种方式，与“车辆位置”和“停放时间”相关的相应数据集被获得。根据本发明的装置与相对于该装置、并由此也相对于该装置安装在其中的车辆位于外部的服务器通信，其中与“车辆位置”、“停放时间”和“停车费”相关的相应数据集被保存在外部服务器中。因此，当“车辆位置”和“停放时间”被确定并被通信到服务器时，相关联的要支付的“停车费”能够很容易地确定。
当要支付的“停车费”已经被确定时，支付交易可以自动启动，从而所确定的“停车费”被立刻从所有者银行帐户中提取。或者，要支付的“停车费”可以在一定时间段、例如一个月上进行累计，然后每个月一次、例如在接近每个月月底时从所有者帐户中提取。显然，也可以使用比一个月长或短的其它时间间隔。此外，要从中提取“停车费”或累计的“停车费”的银行帐户可以不一定属于车辆的使用者或驾驶者。
虽然上述的描述涉及停车费的支付，但是根据本发明的系统、方法和移动单元的全部原理还适用于诸如公路税、过桥费等这样的其它类型的交通相关费用的自动支付。因此，通过应用本发明的全部原理，可以确定车辆何时进入要支付公路税的路段，例如高速公路、桥等。
下面，将参照停车费的自动支付来描述根据本发明的系统和方法，但是如前面提到的，情形也可以涉及诸如公路税这样的任何交通相关费用的自动支付。
可以想到，系统必须能够支持大量的甚至数百万计的同时使用者，因此极其重要的是每个最终用户产品的成本价格要便宜以进行制造。同等重要的是每日的系统操作和维护(诸如停车场更新)能够进行，而由于最终用户产品的纯粹体积(sheer volume)无需访问最终用户产品。这指示对客户机-服务器系统体系架构的需要，并且客户机被保持为尽可能的简单。这样的系统在图1中描绘，其中多个客户机、这里是车辆与中央服务器通信。
在图2中描绘了一个简单停车场，其中一辆车辆停放在一停车位中。为了确定车辆停放在哪个停车位，或者为了确定车辆是停放在最靠外的停车位中(如图2所示)还是停放在停车场之外，车辆位置需 要能够以大约为车辆宽度一半的精度被确定。如果这样的精度被达到，则可以确定车辆位于多个相邻和邻接的停车位中哪一个中。
现在参照图3，每个顾客购买移动单元(A)—客户机—以及提供到中央单元(C)—服务器的自动接入的服务。每个顾客在服务器上的帐户系统中登记，其中在服务器上顾客具有与其身份和其产品的身份相关联的预订。在制造期间，每个客户机被给予唯一的识别号。
系统包括单个中央单元、大量移动单元和多个外部服务提供商(B、E和F)。此外，符合EGNOS(欧洲静地星导航重叠服务)的GPS(全球定位系统)接收机(D)被使用。
图3的框图包括以下主要块：
A移动单元：位于顾客车辆中的具有唯一ID码的最终用户模块。移动单元通过GPS而知晓位置。
B MNO(移动网络运营商)和ISP(互联网服务提供商)：移动单元与“其余世界”通信所必需的基础设施。移动单元建立到MNO的蜂窝电话网络的无线连接，并且MNO将通信继续传递到ISP。ISP将信息路由到互联网/路由来自互联网的信息，这有效地使移动单元能够通过互联网与服务器通信。
C中央单元：服务器处理到所有移动单元的通信。服务器包含有关停车区和与停车相关联的费用的所有信息，因此该信息可以很容易被更新，而无需访问所有客户机。服务器还处理所有交易。服务器的可接入性对于所提出的系统的工作是重要的，因此极其重要的是其以稳健方式被实现并且具有多个冗余的物理单元以最大化系统鲁棒性和正常运行时间。
D符合EGNOS的GPS接收机：获得为了确保系统正确操作需要的EGNOS校正的装置之一。
E SISNET：ESA(欧洲航天局)提供的基于互联网的服务。这是获得为了确保系统正确操作所需要的EGNOS校正的装置之一。
F PSP(支付服务提供商)：使运营商能够对所有P区所有者进行财务交易的服务，诸如丹麦的PBS(Pengeinstitutternes  BetalingsService)。
如果期望，可以将客户机与服务器之间的数据通信进行加密。存在用于应用加密的公知方法，并且任何合适的方便的方法都可以被使用。例如，诸如SSL(安全套接层)及其后续体、TLS(传输层安全)这样的密码协议是用于提供互联网上对于诸如网络浏览、电子邮件和其它数据传递这样的大量事情的安全通信的公知方法。SSL和TLS在应用协议(诸如HTTP、FTP、SMTP和NNTP)下方、形成TCP/IP协议族一部分的TCP或UDP传输协议上方的层上运行。它们可以对使用可靠连接(诸如TCP)的任何协议增加安全，并且已经发现通过HTTP的广泛使用来形成HTTPS。SSL/TLS的当前实现基于诸如RSA(Rivest,Shamir和Adleman)、3DES(三重数据加密标准)和AES(高级加密标准)这样的方法，因此它们一般被认为是非常安全的。
图3中所描绘的系统的操作的一般原理如下：
移动单元使用GPS来检测停放何时发生。移动单元主要计算机软件简单地通过监视来自GPS模块的位置评估的连续流、并检测足够数量的GPS数据何时指示车辆不再移动而是被停放而实现该操作。确认车辆停放的其它方式(诸如点火钥匙状态、加速计测量等)也可以被结合。移动单元使用GSM/GPRS调制解调器来将其连接并通过信号发送到服务器。
服务器通过将最新的EGNOS校正集应用于由移动单元所提供的GPS位置，以获得具有更高精度的校正后的位置评估来作出响应。该校正后的位置评估被与和停车费相关联的登记的停车区的位置和边界进行比较，并确定被停放车辆是否位于收费区内。
如果是这样的情况，则服务器对指示停车事件已经发生的给定移动单元标识码进行日志记录。如果用户具有帐户和对服务的有效预订，则交易被准备，并且服务器通过信号向移动单元通知停放事件被登记并且其发生在收费区内。这还在移动单元的外部可见部件上被指示，使得停车区处的任何停车服务人员都能够验证车辆被合法停放并且将进行支付。
当车辆被移动时，移动单元检测到该移动，并且服务器被再次联络。服务器计算停放事件的持续时间，并将其与给定停车区的可能的取决于时间的停车费表格进行比较，并最终计算总停车费。服务器通过执行将费用从用户帐户转移给停车区所有者的交易而完成支付。服务器还通过信号通知移动单元停放已经实际发生，并向用户显示支付了多少钱。在停放事件期间的整个通信流程在图4中图示。
图3描绘的系统包括多个子模块—这些子模块的功能将在下面说明：
1 GPS接收机。必须提供准确的位置评估，即使在市区中。
2具有用于数据通信的GPRS(通用分组无线业务)发射/接收设施的GSM(全球移动通信系统)调制解调器。
3具有系统软件的嵌入式计算机，其管理移动单元中的决定作出。不是在单独的微处理器中实现该控制软件，相反，所需要的软件直接在通常具有用于应用编程的一些空闲微处理器资源的GSM调制解调器中实现。
4大量移动网络运营商，他们的集合的GSM、3G或EDGE网络覆盖其中需要服务覆盖的区域。
5运营商通常还作为互联网服务提供商，因此他们将能够执行在GSM网络上的移动单元与互联网之间的数据桥接。
6中央系统软件，其管理和协调在中央单元与客户机之间发生的通信的服务器侧处的所有操作。系统软件包含基于停放位置和持续时间信息计算停车费所需的所有功能，它处理与支付服务提供商的所有信息交换，并且它对移动单元GPS位置评估进行EGNOS校正，以确保足够精确的位置被使用。系统软件利用大量数据库用于这些目的。
7数据库，其包含有关由所提供的服务覆盖的停车区的物理位置和边界的信息。数据库还包含对于不同停车区的停车费、有关费用何时适用的信息以及有关应该对谁进行支付交易的信息。
8数据库，其包含在EGNOS中散布的所有导航数据消息。
9数据库，其具有特定于顾客的信息，诸如与每个移动单元相关 联的帐户数据、唯一标识码、日志活动和其它统计数据。
10用于地球同步EGNOS卫星的GPS/EGNOS接收机。接收机配备有高增益天线，并且该天线将被放置在比物理周围环境高的升高点处，以确保良好的接收条件。通过连续监控EGNOS卫星，EGNOS消息数据库(点“8”)可以被始终保持为以最新近的校正数据集更新。
11由ESA提供的被称为SISNET(通过互联网的空间信号：Signal-In-Space through the interNet)的基于互联网的服务。SISNET给用户提供对通过地球同步卫星散布的相同EGNOS消息的接入。这确保了EGNOS数据的冗余供应。
12基于互联网的服务，诸如由丹麦PBS所提供的服务，其使得能够进行对所覆盖停车区的所有者的财务交易。
在图3中，描绘了在各模块与子模块之间的多个通信信道。下面是对这些通信信道的描述：
‘21’块(A)中的GPS和GPS接收机中来自卫星的无线传输。协议：在USCG(美国海岸警卫队)导航中心“Interface Control Document(ICD-GPS-200c)”p.t.version IRN-200C-004中指定。
‘22’GPS模块与主要计算机软件之间的串行RS-232连接。协议：用于GPS特定数据的“NMEA-0183”。
‘23’移动单元与移动网络运营商之间的无线连接。协议：在GSM上经由GPRS分组发送的TCP/IP格式数据。
‘24’互联网服务提供商与中央服务器之间的统一费用商用DSL(数字用户线)连接(或等同物)。协议：经由互联网发送的TCP/IP格式数据。
‘25’服务器主要应用软件与诸如MySQL数据库(或其它合适数据库)这样的数据库(用于停车区信息)之间的TCP(传输控制协议)端口连接。协议：由遵守SQL标准的运营商限定的专用命令(proprietary command)。
‘26’服务器主要应用软件与诸如MySQL数据库(或其它合适的数据库)这样的数据库(用于EGNOS数据消息)之间的TCP端口 连接。协议：由遵守SQL标准的运营商限定的专用命令。
‘27’服务器主要应用软件与诸如PostgreSQL数据库(或其它合适的数据库)这样的数据库(用于特定于顾客的信息)之间的TCP端口连接。协议：由遵守SQL标准的运营商限定的专用命令。
‘28’GPS/EGNOS接收机与中央服务器之间的串行RS-232连接。协议：用于GPS特定数据的“NMEA-0183”。
‘29’中央服务器与ESA SISNET数据服务器之间的统一费用商用DSL连接(或等同物)。协议：遵守由ESA指定的SISNET标准的TCP/IP格式数据。
‘30’中央服务器与被用于执行财务交易的(一个或多个)支付服务提供商之间的统一费用商用DSL连接(或等同物)。协议：遵守由所使用的(一个或多个)支付服务提供商所指定的标准的TCP/IP格式数据。
DSL连接‘24’、‘29’和‘30’可以非常好地作为到局域ISP的共享连接。而且，图3所示的系统体系架构没有示出所提出的冗余服务器设置。但是，其将主要由被重复多倍的块(C)以及某种被添加网络监视和切换装置组成。被重复的中央单元(C)可以被定位在不同的物理位置处，以最小化在例如供电故障、火灾等的情况下系统发生故障或瘫痪的危险。
图5图示了在发生停放事件时所进行的决策流程。当根据本发明的系统被初始化时，服务器是空闲的而客户机是忙碌等待，从而轮询车辆点火钥匙的状态。其将一直持续直到点火钥匙被关断。
当车辆点火钥匙被关断时，客户机主要系统软件只等待指定的时间段，例如5秒钟，在该等待时间段期间收集GPS位置更新。在等待时段之后，客户机系统软件计算位置更新的最佳平均值，并且评估其以确定车辆正在移动还是静止的。如果车辆正在移动，如果例如车辆被拖拽或者正以其他方式被运输并因此不被停放，则客户机返回到其初始的忙碌等待循环。如果车辆是静止的，并且“点火钥匙关断”的前提被满足，则车辆被定义为被停放。
如果车辆被发现是停放的，则客户机通过信号通知中央服务器用户车辆被停放。其传递停车事件的时间以及客户机产品的唯一标识码，使得如果发现车辆位于收费位置中则服务器知道谁应该为停放付费。客户机还传递平均车辆位置以及多个原始GPS可观测值，以允许服务器执行某些被选择GPS数据的后续处理。
服务器通过启动控制序列而作出响应，其中控制序列将负责对该具体停放事件的其余部分进行合适的服务器侧数据处理。主要任务是确定车辆是否停放在收费停车区中或在其附近。由于实际原因，该检查最初必须尽可能简单，以便在车辆不在任何收费停车区中或附近的情况下快速中止任何进一步处理。该初始检查是需要的，因为从客户机总和所报告的推测性停放事件的数量可能非常大，每天数以百万计。这在下面对中央服务器软件的描述中详细阐述。
如果车辆被发现停放在任何已知的登记收费区外，则客户机被通知停放是免费的，或者至少在数据库中没有找到，并且数据处理序列被简单地中止。另一方面，如果车辆看起来停放在收费区中或附近，则在服务器上进行进一步检查。原始GPS可观测值被与最新的EGNOS校正集一起使用，以获得具有提高精度的增强/加强位置估计。该加强位置估计被用于彻底检查车辆是否停放在收费区中。
再次，如果发现车辆停放在登记的付费区外，则指示用户停放是免费的，并且数据处理被中止。如果确定车辆实际上停放在收费区内，则服务器继续检查用户是否具有有有效预定的有效顾客帐户。如果不是这种情况，例如如果顾客预定过期或帐户已经透支，那么服务器将不能代表用户进行支付，因而错误消息被发送到用户以通知他这种情况。该错误消息可以补充有停放在附近非收费区中的建议，或者建议用户人工为停车事件付费。可选地，可以在服务器上的用户数据库日志中输入特定用户已经执行不成功停放事件以及这种状况的原因。再次，这将终止数据处理序列，因为系统将不能为顾客进行支付服务。
如果发现顾客具有带有有效预定的有效帐户，那么服务器进行停车事件的日志记录(位置、时间和用户ID等)，使得将能够在停车 事件终止、即用户移走车辆时确定停车事件的持续时间。
服务器通过信号通知客户机停车事件被登记、其发生在收费区内，并且确认顾客具有有有效预定的有效帐户。这向用户确认付费将发生，因此用户知道他能够安全地离开车辆而不用担心由于不付费停放而被错误罚款。
相应地，可以通知用户在当前位置处每时间单位的当前停车费是多少(可能还包括在停车根据时间以多个费率运作的情况下的额外费率)。自然，还在可从车辆外看到的显示器上信号显示，从而检查车辆的任何停车服务人员被通知车辆所有者确实将通过许可的自动支付方式为停车付费。
这结束了数据处理控制序列的“前一半”，服务器暂停负责特定顾客ID的线程直到进一步的通知，并且客户机继续为忙碌等待，从而轮询车辆点火钥匙的状态(将持续这么做直到点火被开启)。
当用户启动其车辆时，相同的过程在客户机处被使用，以在系统最初离开初始化状态时确定车辆是否仍旧被停放。客户机软件等待一个时间段，从而收集GPS位置更新。当大量GPS数据暗示车辆不再被停放时，服务器被联络并且客户机通过信号通知具有相关联产品ID的停车事件终止。
服务器通过重新激活被暂停的负责该特定产品ID的线程、恢复控制序列从而完成数据处理来进行响应。服务器软件计算停车事件的持续时间，并计算总停车费，其中考虑停车事件可能跨越具有不同停车费的多个时间区间。服务器执行支付交易，使用基于互联网的支付网关，将合适的数额从顾客帐户转移给所使用的收费停车区的所有者。可选地，与给定时间段、例如一个月内多个停车事件相关的数额可以在服务器中被累计。然后服务器对给定的顾客帐户执行每月一次的单个支付交易。
服务器用所进行的活动更新用户日志，以使能随后的对用户数据库的统计分析，从而监视(和优化)系统的操作。服务器通过信号通知客户机支付交易已经发生，显示被转移的费用，并可选地显示顾客 帐户状态信息。这结束停车事件的数据处理序列，服务器关闭用于特定产品ID的线程，并且客户机继续忙碌等待，从而轮询车辆点火钥匙的状态。
所有一切都应该在实际可能的最少时间内发生。用户应该具有几乎瞬时的反馈，并且不应该必须花很长时间等待系统响应。将期望的是，在从点火钥匙被关断开始十秒钟内具有系统响应并向用户确认停车被正确登记。同样，将期望的是在从点火钥匙被开启(以及车辆被移动)开始的十秒钟内具有系统响应，即支付交易已经发生并且被转移的总数额是多少。
下面是对图3中描绘的所提出系统体系架构的子模块的主要功能、要求和设计参数、标注以及考虑的描述：
1客户机GPS
功能：
GPS接收机例如可以使用1575.42MHz的GPS L1C/A码信号。作为替换，可能对于未来的系统代，诸如Galileo这样的其它基于卫星的导航系统将也是可行的。接收机将使用低剖面贴片天线用于实际安装目的。其执行可见GPS卫星信号(最多高达同时对12个卫星)的持续跟踪，并每秒计算m个位置估计更新(例如每秒5个)。位置更新被传递到移动单元主要计算机软件。GPS接收机自身不执行关于GPS位置是指示静止还是移动车辆的评估。
要求：
GPS模块是成本敏感的，因为其位于移动单元中。这使得找到可应用的商用现货供应(COTS)GPS模块很难。
对GPS模块的主要要求是提供足够精确的位置估计以维护正确系统操作。期望的是获得与移动单元本地环境和接收条件无关的小于1.0m的精度。这个要求被耦合到“标准”停车位的大小以及期望使用根据本发明的系统和方法的车辆的大小。GPS接收机的精度被预计为对于确保产品可以被合法许可为用于停车支付的有效方式是非常重要的。
极不可能的是标准GPS L1C/A码独立接收机将能够满足该要求。即使贵出几个数量级以至于完全不适合本发明实现的较高质量的单频独立GPS模块也不可能满足该要求。因此，某种类型的增强是一定需要的。通过ESTB(EGNOS系统测试台)进行的早期EGNOS测试表明GPS L1C/A码接收机能够被改进以在利用由EGNOS增强系统所提供的校正时提供具有大约0.8m的精度的位置估计。诸如这些的结果在其中环境提供虚拟无多径的信号情景的信号接收条件下被获得。当GPS信号碰到附近物体而导致卫星信号通过非直接视线的路径到达天线时，多径干扰被引发。这导致对GPS接收机信号处理的有害效应，并且劣化接收机的性能。虽然典型的商用低成本GPS L1C/A码独立模块在最佳条件(无多径环境)下趋向于具有在3到10米范围内的精度，但是多径干扰可能将定位性能降低到5到20米的范围。
为了在其中由于周围建筑物而预期多径干扰的市区环境中实现1.0m(或更好的)精度，GPS接收机必须采用抑制多径效应的有效方式以及采用EGNOS系统。当前，基于卫星的导航系统中多径构成包括大量挑战的主要研究领域。到目前为止，还没有建立完全去除多径效应的简单、通用、很好定义的方式。但是，研究团体已经提出大量方法，其中每种方法都有不同程度的效力。确定的是多径抑制将需要数字信号处理，并且GPS接收机的某些部件必须支持其—特别地，RF无线电前端必须具有至少大约12到15MHz的较宽带宽用于使信号处理有效。
在市区环境中也应该达到期望精度的要求影响EGNOS校正被获得的方式。一般在市区环境中，周围建筑物将允许到EGNOS卫星的清晰观看是极不可能的(这在后面的“10 GPS/EGNOS”部分中进一步详述)。因此，提出EGNOS校正被中央地获得，而不是让客户机自己试图接收EGNOS信号。
这给系统体系架构留下如下选择：是(1)将来自服务器的EGNOS增强数据散发给所有客户机还是(2)收集来自客户机的合适的“原 始”GPS可观测值，将这些传递到服务器，并且中央地应用增强数据。似乎选择(2)是有利的，因为其可能限制通过无线连接必须被传递到客户机或必须从客户机传递的数据量。作为大致的总看法，可以比较在每种情况中要传递的数据量(这里只考虑GPS定位数据，不是用于通信客户机ID、系统状态、握手等的总开销)。来自三个EGNOS卫星的完整EGNOS校正集由三个17个消息的集组成，其中每个消息由33个字节组成，因此总共是3×17×33＝1683个字节。虽然诸如接收机时间戳这样的一些其它参数也应该被传递，但是一组由12个伪距(假定被分组为4字节表示)构成的原始可观测值只占用12×4＝48个字节。
对此的使用导致对客户机处GPS接收机的额外要求：它必须能够将原始GPS可观测值(伪距)提供到中央服务器。
一些次要要求：接收机的功率消耗或物理尺寸不是太关键。预计这些要求将被容易满足。但是，天线应该被物理地定位成使得其具有天空的最佳可能“清晰”的毫无障碍的视野。认识到，如果产品要在工厂被安装到汽车中，那么在诸如天线的物理布置和放置方面，汽车制造商非常可能想要拥有最终话语权。
总体来说，客户机GPS接收机是关键部件，不管是对于可获得的性能还是对于模块的单位成本价格。所提供的系统可能要求被裁剪以匹配应用要求的定制GPS模块。
2GSM调制解调器
功能：
GSM调制解调器的主要目的是允许GPRS数据分组被发送到移动单元或者被从移动单元发送，从而提供互联网连接性。此外，诸如各种3G系统这样的其它移动电话系统也是可行的。作为在移动单元中使用GSM调制解调器的副作用，还提供部分可用的嵌入式微处理器。由于成本问题，非常期望的是不必实现单独的微处理器来处理移动单元中的决策系统软件，因此该任务可以直接在GSM调制解调器上以软件实现。
要求：
在正常客户机-服务器通信过程中要传递的数据量被预计是非常有限的，可能被预计为少到每个停车事件只有几百个字节。如果增值服务被附加到核心服务上，那么这当然被影响。实际上可以通过SMS(短消息服务)业务来实现该通信。另一方面预计GPRS业务将以足够低的等待时间操作，以符合系统整体操作所指出的要求。在30到80千比特/秒左右的现实GPRS数据传递速率下，传递持续时间不应该带来问题。
因此，任何现代GSM调制解调器应该足以以适当的方式处理数据传递。不要求语音传递，所以大量商用GSM调制解调器对于本应用是过度的。因为GSM调制解调器位于移动单元中，所以其是成本敏感的。可以证明寻找足够便宜的模块—特别是COTS(诸如Siemens蜂窝引擎MC35I或等同部件)—是一个挑战，所以会要求为本应用定制的现有GSM调制解调器设计的便宜的简化版本。
3主要计算机软件
功能：
客户机系统软件的主要目的是监视GPS位置更新流，以在点火钥匙已经关断的任何时候以及再次在点火钥匙被开启时确定车辆是否是静止的，以及在发现车辆被停放时或者在其正终止停车事件时启动和处理与服务器的通信。
要求：
确保可靠和正确的系统操作的关键是能够以稳健、可信任的方式确定车辆是否被停放(以及在哪里)。这要求高精度的位置估计以及正确的评价和判断逻辑。已经提出，评价是基于大量位置更新的，诸如在GPS模块被构造成每秒提供5个更新的情况下与相当于5秒钟的数据相对应的最后25个更新。客户机软件基于某种定义的置信水平进行统计假设检验，以确定是否有足够的统计重要数据提示车辆是静止的、并因此被停放。这样的过程将以“假正面(false positive)”的固定的已知低概率确保很好定义的行为，其中“假正面”即如下情 况：尽管没有假定GPS模块如统计学中想当然地那样操作，但是车辆被认定为被停放。诸如剔除(outlier rejection)这样的特征也应该被考虑。如果诸如加速计等这样的外部传感器被使用，那么来自这些传感器的测量值也应该与GPS位置更新相关。
统计假设检验中错误的标注：
——假正面(Ⅰ型错误)：在车辆实际上没有被停放时将车辆认定为停放。
——假负面(Ⅱ型错误)：即使车辆实际上被停放，也不能将车辆认定为停放。
如果假负面发生，那么被停放的车辆不被收取停车费。这当然不是期望的，因为停车区所有者丢失了他所享有的停车费。虽然是不期望的，但是如果错误很少发生，那么其后果是很小的。系统应该被调整到假负面的适当低比率，因为被错过的顾客停车事件可能潜在地使车辆所有者花费罚金，而照理运营商可能知晓罚金并且可能被要求报销。
另一方面，假正面将意味着车辆被错误认定为停放，并且所有者可能被错误地为他并没有进行的停车付费。这样的错误可能会使用户对产品丧失信心，因此当然应该避免。
其余功能是：只要停车事件发生就通过信号通知服务器，将原始GPS可观测值发送到服务器，并且等待对停车事件是否发生在收费区内的评估；向停车服务人员(外部可见显示器)和用户两者都提供关于停车是否发生在收费区内、以及服务器是否已经发现有效帐户来为停车付费的指示—如果后者是否的情况，则相反地显示错误消息，在停车事件终止时发信号通知服务器，并且在被服务器通知时显示停车费率和总费用。这些都是非常简单的任务，应该不引起任何问题。
该嵌入式客户机软件必须与在GSM调制解调器上执行的软件共存。其应该被编码，以最大效率地确保最少的资源消耗和最小的可能足迹(存储器要求)，但是这不应该是问题，因为客户机的功能实际上是非常简单的。
虽然客户机系统软件执行很关键的角色，但是同样适用于系统模块的其余部分。对于性能，只有稳健地认定车辆是否停放的过程需要特别的注意。
4移动网络运营商
功能：
移动网络运营商的主要功能是提供运营区域的网络覆盖。这是已经提供的被很好建立的标准服务，所以认为这不可能导致复杂化。
要求：
在寻找最佳预订类型(其可能就是具有充分的保证使得GPRS流量将实际到达其目的地的最便宜的服务)和使这些可用的MNO时应该当心。因为有可能未必任何单个运营商将具有对于所期望的运营区域的覆盖，所以应该做出漫游协议以达到合适的网络覆盖。
5互联网服务提供商
功能：
再次，互联网服务提供商的主要功能是便于客户机接入运营区域的互联网。
要求：
GPRS分组应该通过具有可靠操作和高正常运行时间的稳定路由节点被简单地路由到互联网或者被从互联网路由，这预计对于任何良好建立的ISP来说都是微不足道的任务。
6中央服务器软件
功能：
中央服务器系统软件的主要任务是从移动单元接收传输，处理所提供的信息，并基于来自移动单元的数据和相应使用者帐户的状态启动对服务器的适当动作，以及将合适的消息通过信号发送回移动单元。
服务器上的主要动作包括启动数据库信息提取，对所提供的GPS位置和相应的原始可观测值进行EGNOS校正，进行移动单元是否位于收费区域中的两步验证，进行顾客帐户验证，计算停车费，进行支 付交易，用统计数据更新用户日志，并且确保EGNOS数据库从两个独立源连续更新。此外，服务器应该提供用于更新P区域数据库、更新用户数据库的功能，并对用户日志中的信息进行统计分析。
要求：
应用软件应该以灵活、可升级的方式被实现，以容纳大批的分布式客户机。嵌入式客户机软件被优化用于最小足迹以在低资源平台上运行，而服务器侧软件可以利用大型商用计算机的计算能力而没有整个系统成本的任何显著增加。而且，非常大量的请求可能潜在地同时发生，所以软件应该以严格的性能优化被设计和实现。这将影响应用软件体系架构和基础数据库两者。
平台的明显选择可以是运行具有便宜(或免费)数据库的便宜(或免费)操作系统的分布式冗余Linux服务器组(park)。应用软件可以被多线程用于可升级性，并且数据库应该被构造成允许大量的同时请求。
作为系统体系架构和系统中信息和决策流的结果，只要配备有客户机产品的车辆使点火钥匙关达并且车辆为静止，该事件(推测性停车事件)将“触发”服务器与来自客户机的信息(GPS信息等)联系。因此，将预计一旦系统以广泛的方式被部署，每天将有非常大量的请求被发送到服务器—即使对于没有被停放在收费区中的车辆也是这样，因此不需要任何服务。
谨慎的是通过快速滤除不需要任何服务的这样的请求来有效地减小服务器上的处理负载，因此需要快速“初始”地理搜索过程来确定被停放车辆是否靠近收费区或在收费区内。这不一定是很轻松的任务，因为收费停车区可能具有复杂的地理布局(“构型”)，还因为可能在系统中登记有大量停车区。提出了一种基于对停车区的圆形逼近的简单且很有效的粗略型评估方法来执行该初始检查。
假设停车区被勘察，并且该区的所有外点的位置被测量，使得点之间的(线性)边界限定封闭区域的物理范围。简单形状区域可以由三个或四个点限定，而复杂形状区域可能需要任意数量的点。所有停 车区以它们的“整体形式”被输入到数据库中，其中停车场的所有登记的边界点以及圆形逼近被绘制到区域的切面(2D)上，因此被减少到只有两个参数：(1)所有边界点的地理平均值，和(2)从中心到距离中心最远的点的距离。
这将允许基于两点(平均停车场“中心”位置和被停放车辆位置)之间的平面距离的简单关系快速评价车辆是否在被登记停车区中或在其附近，并将圆形停车区逼近的半径与这两点之间的距离相比。如果这两点之间的距离小于圆半径，那么车辆被定义为在停车区中或在其附近。
现在参照图6，P1是形状稍微复杂的停车区的示例。多边形A界定整体形状的停车场的外边界。交叉号C标记停车场的“中心”(地理平均)，该中心是通过对构成多边形A的各点的x和y坐标取平均值找到的。P2示出了与P1相同的停车场以及圆形逼近B，其中使用点C作为圆心、并且具有与中心和多边形A上距离中心最远的点之间的距离相对应的半径。
自然，如果初始评估结果是真，则彻底的随后评估应该被执行以精确地确定车辆是否位于可能复杂形状的停车区内。这可以部分地基于将复杂区分成简单形状(最终减小到仅为三角形)或者被认为合适的任何方法。
执行数据库信息提取或将新信息输入到数据库中的任务非常简单，因为数据库配备有提供用于与数据库交互的高级功能的数据库管理器。建议考虑遵从SQL(结构化查询语言)实现的关系数据库模型。
通过利用各数据库管理器，很容易提取最新EGNOS增强数据以校正一组GPS可观测值，从而提取顾客帐户信息以验证客户机请求是否与有效服务预订相关联或者以提取有关停车区地理位置和边界的信息，因为简单的宏功能可以被集合以在数据库中搜索(查询)需要的信息。
同样地，将EGNOS增强数据应用到GPS可观测值也不应该引发任何问题，因为存在用于此目的的已知算法。当停车事件的持续时 间被计算(通过比较事件的开始和结束时间戳)并且有关给定位置的可应用停车费率的信息被从数据库中提取时，计算停车事件的总费用就是很微不足道的任务。并且，当停车事件的总费用被找到时，顾客信息被从数据库中提取，很容易使用支付服务提供商对停车区所有者进行支付交易。
总体上，服务器是极其关键的部件。系统操作完全依赖于工作的系统服务器，因为客户机在没有服务器的情况下将不能提供任何服务。这使得服务器被实现为冗余的服务器组而不是单个单元是绝对必要的，从而避免了单点故障。这使得必需多倍重复系统部件(服务器和数据库)，从而确保它们在各层上实际上是独立且冗余的(因此，例如它们位于不同的物理位置)，使得无论服务器系统状态如何，客户机通信都将被路由到合适的服务器。
(一个或多个)服务器和服务器软件必须是可升级的，以容纳大量(且数量不断增加的)分布式客户机。这实际上可以利用良好确定的多线程软件技术和实践来实现。
7 P区数据库
功能：
停车区数据库的目的是验证被停放车辆是否位于收费区域内以及确定对于区域中的给定停放的费用是多少。
要求：
与停车费相关联的每个单独停车区作为单独条目存在于数据库中。各条目可以由形成停车区外边界的GPS坐标列表、其几何平均点、该区在任何方向上距离平均中心点的最大物理范围(以及其它参数)组成，以便于非常快速和容易地检查确定移动单元GPS坐标是否位于特定停车区内。
可以想到，任何给定的停车区都可以利用战略地放置在停车区最外极端处的测量GPS勘察接收机而被容易地绘制。数据库条目应该具有与其相关联的停车费(作为时间的函数)表以及对停车区所有者执行支付交易所需的信息。停车区登记的精度应该至少与移动单元 GPS模块的目标精度相当(或者优选地优于其)。
存在大量免费的(或便宜的)SQL数据库，其中很多都能够被用于所提出的系统中的各种数据库目的。两个非常明显的候选对象是MySQL和PostgreSQL数据库。MySQL作为免费软件可在GNU GPL(通用公共许可证)下获得，但是对于计划使用与GPL不兼容的情况，也可在传统的专用许可证安排下获得。PostgreSQL是在灵活BSD型许可(伯克利软件分发)下发布的。
简洁概括来说，MySQL被建立成以速度为主要特征，PostgreSQL被建立为具有诸如触发器这样的更稳健特征，但是缺少MySQL的速度。因为两者都已很成熟，所以它们正相互靠近。MySQL5增加了触发器和被存储过程，而PostgreSQL专注于改进性能。
MySQL被大的互联网信息存档、诸如Wikipedia使用，其中Wikipedia现在每天服务超过2亿个查询和120万个更新，每秒的峰值负载为11000个查询。现在全世界有多于6百万个MySQL实例，因此免费数据库已经进行实质测试和调试。
当考虑确保原子性的、一致的且孤立的操作时，PostgreSQL可能相对于MySQL具有优势，这使得PostgreSQL对于事务是理想的。原子性操作是在数据库上作为表面上的单个发生执行的复合操作(因此复合操作的一部分在不是复合操作的“全部”被执行的情况下可能不被执行)。PostgreSQL还支持内置功能，所以高级的用户定义操作可以直接在数据库管理器中执行。
停车区数据库可能通过MySQL而被最好地实现。在实现该数据库时的主要关注点应该在可接入性和速度上。基于MySQL的停车区数据库将很容易处理覆盖甚至包含在主要运营区域中的所有停车区所需的信息量。
8 EGNOS数据库
功能：
EGNOS数据库的目的仅仅是保持用于校正GPS位置估计的EGNOS增强数据。
要求：
数据库应该始终被更新以保持最当前的EGNOS数据消息。通过使用SISNET和EGNOS/GPS接收机作为数据源，这是非常简单的任务。
EGNOS消息自身相当紧凑—每个EGNOS卫星(目前)仅由17个消息组成，每个消息占用33个字节—所以数据库的大小将很有限。
EGNOS数据库很容易以MySQL实现。在实现该数据库时的主要关注点应该是可接入性和速度。
9用户数据库
功能：
用户数据库的功能是保持所有用户帐户和预订信息以及历史事件日志。
要求：
数据库将包含重要的用户信息(诸如帐户和预订信息、用户车辆的当前状态、临时事务数据、日志信息和用户统计数据等)并且将作为进行支付交易的基础。关键的是数据库在任何时候都保持一致，因此用户信息永远不会被破坏。
用户信息数据库可能最好以PostgreSQL实现。该数据库和被实现用于接入数据库的方法的主要关注点应该是一致性，因为其被用于事务。
10 GPS/EGNOS接收机
功能：
位于中央的GPS/EGNOS接收机的目的是提供EGNOS增强数据源。
要求：
在运营商控制下的符合EGNOS的GPS接收机应该位于中央服务器附近。EGNOS卫星被设置在地球同步轨道(赤道上方)中，以提供广阔的覆盖区域。这意味着当从地球看去时，在从诸如北欧的高纬度观察时，卫星将具有水平线之上非常低的仰角(例如在丹麦，在 北纬56度处，与最高EGNOS卫星的仰角是水平面上大约7.5度)。因此，至关重要的是将用于该接收机的天线放在EGNOS卫星的自由视野中的高海拔点处(诸如在高的建筑物顶上)。还建议使用高增益双向抛物面天线以最大化接收机信噪比，特别用于EGNOS数据消息解调过程。
诸如EGNOS这样的依赖于基于卫星的校正的增强系统一般被称作为SBAS(星基增强系统)。EGNOS是覆盖欧洲和非洲区域中运营的增强系统。与此相当地，美国区域由WAAS(广域增强系统)系统覆盖，日本和东亚区域由MSAS(多功能卫星增强系统)覆盖。
这三个SBAS系统均遵守相同的信号规范，“RTCA MOPS DO229C”
(http://www.rtca.org/downloads/ListofAvailableDocsWEBAUG_2005.htm)。RTCA(航空无线电技术委员会)开发了与FAA(联邦航空局)相关的标准，FAA是美国交通部的一个机构，其权力是管理和监督美国民用航空的所有方面。
EGNOS/GPS接收机可以是大量商用的合适接收机中的一种，只要接收机能够为数据库提供原始EGNOS消息。可替换地，客户机GPS接收机的改进版本可以被使用(即，EGNOS接收支持必须被包括在该版本的客户机接收机中)。
11 SISNET
功能：
SISNET连接的目的是提供EGNOS数据的冗余源。
要求：
SISNET既作为免费服务也可作为商业服务被获得。免费服务被“原样”提供而没有任何保证，商业服务配备有一些接入和可用性的保证。建议运营商预订商业服务以确保正确的EGNOS数据消息接收。
当前，ESA使用被称为“DS2DC”的专用应用层协议，该协议在“SISNET User Interface Document”(可在http://esamultimedia.esa.int/docs/egnos/estb/Publications/SISNET/SI SNET_UID_3_1.pdf中获得)中详细说明。实现所需软件以连接到SISNET数据服务器以及连续下载消息以更新EGNOS数据库是基于协议规范的相当简单的任务。预计达到期望的性能不是问题。
12支付服务提供商
功能：
支付服务提供商的目的是起到便于互联网上财务交易的支付网关的作用。
要求：
诸如丹麦PBS这样的服务提供商似乎是显然的候选方。应该注意对可能的候选方进行市场调查并比较可能候选方的服务条件。类似于移动网络运营商/互联网服务提供商，应该与所选的支付服务提供商进行特别协议，因为可能每天都将进行非常大量的交易(这将使每次发生的交易成本下降)。预计达到期望的性能不成问题。
上述系统描述将其出发点定在应用GPS/EGNOS的位置确定安排上。下面简短描述未来的技术进步可能如何影响上述系统体系架构和系统所提供的特征和功能。
1客户机GPS
欧洲卫星导航系统Galileo当前正在开发中。一般认为Galileo将在所有方面胜过(或至少相当于)我们今天所了解的GPS。Galileo项目已经被严重延迟过多次，并且不期望会在大约2010年之前具有完全部署的卫星星座。
作为对该研发的或多或少的直接反应，GPS正进行现代化以为用户提供更好执行定位信号。当前，“GPS IIR-M”卫星(当前块IIR卫星的现代化版本)正被配置，并且已经为后一代“GPS IIF”起草详细的规范。被称为“GPS-III”的完全修改的GPS代目前也正在进行初步分析。
未来的高性能卫星导航接收机可能将被设计成利用可用信号的组合。但是，现在还不清楚SBAS增强数据、诸如由EGNOS所提供那些是否将是未来导航系统的构成部分或者这些是否将仍旧由单独 的增强系统提供。显然，组合来自几个系统的数据的接收机一般将比基于单个系统的那些接收机贵，特别地，载波频率的数量指示这种情况。
不包含EGNOS类型增强数据作为组成部分的系统可能仍旧显著地得益于以下原理，即在客户机处收集原始GPS可观测值(或一般的等同卫星导航信号)并将这些发送到服务器以用于随后的SBAS增强和校正以具有更高的定位精度。因为当前形式的GPS可能已经这样很多年了，所以中央地收集和应用增强校正的原理不可能很快被废弃。
2 GSM调制解调器
GSM被认为是2G(第二代)移动电话系统，GPRS经常被描述为“2.5G”系统。3G系统当前正在部署，但是到今天，在丹麦只是在人口密集的城区和城市中以及沿着某些高速路段达到了完全覆盖。在其它欧洲国家，部署可能具有不同状态。
系统中所使用的无线接入技术的主要要求是覆盖，因为甚至在2.5G网络中，数据传递速率都很容易被满足，因为在典型操作中将被传递的数据量非常有限。
在当前覆盖下，3G可能非常不适于所提出的系统。一旦覆盖更加完整，这当然可能会改变。此外，根据系统所期望的未来特征和服务，如果特征/服务要求客户机与服务器之间大且快速的数据传递，则3G/4G移动电话网络可能证明是有优势的。
3主要计算机软件
客户机中系统软件的基本作用在未来版本的系统中不太可能改变。但是，客户机应用软件可以被扩展以支持任意数量的可能增强。例如，更先进的用户输入/输出和/或显示能力可以被容易地包括，如果未来期望的特征/服务要求这样。还可以包括任意数量的传感器和转换器，例如车辆报警传感器。
4移动网络运营商
参见前面的第2项。移动网络运营商的角色可能由于使用未来移 动系统技术而大部分不变。单个主要功能仍将是为运营区域中的分布式客户机提供无线接入覆盖。
5互联网服务提供商
类似于网络运营商，互联网服务提供商的角色可能也保持不变。
6中央服务器软件
未来系统中的额外特征/服务可以很容易通过在中央服务器中增加相关数据处理模块而实现。服务器体系架构可以很容易地被扩展以额外服务器，以提供期望功能。
7 P-区数据库
可以包括额外的数据库，以便于新特征或服务，诸如多种不同的道路定价方案。可以包含任意数量的额外数据库。
8 EGNOS数据库
参见前面的第1项。即使Galileo可以包括EGNOS类型增强数据作为组成部分，只要GPS被使用，数据库也仍旧可以是高度相关的。
9用户数据库
可能保持不变。系统操作可能取决于用户帐户数据库。
10 GPS/EGNOS接收机
参见前面的第8项。
11 SISNET
参见前面的第8项。
12支付服务提供商
支付服务提供商的角色在未来系统版本中可能保持不变。只要自动交易是所提供服务的一部分，系统就将依赖于某种形式的支付网关。