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WO2017081052A1 - Fahrzeugantennenscheibe oder fahrzeugscheibenantenne für ein mautbezahlsystem - Google Patents

Fahrzeugantennenscheibe oder fahrzeugscheibenantenne für ein mautbezahlsystem Download PDF

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Publication number
WO2017081052A1
WO2017081052A1 PCT/EP2016/077072 EP2016077072W WO2017081052A1 WO 2017081052 A1 WO2017081052 A1 WO 2017081052A1 EP 2016077072 W EP2016077072 W EP 2016077072W WO 2017081052 A1 WO2017081052 A1 WO 2017081052A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
transmitter
receiver
vehicle antenna
pane
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/077072
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Droste
Volkmar Offermann
Stefan GARCIA
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint-Gobain Glass France filed Critical Saint-Gobain Glass France
Priority to RU2018121283A priority Critical patent/RU2703749C1/ru
Priority to CA2993482A priority patent/CA2993482A1/en
Priority to KR1020187013129A priority patent/KR102032203B1/ko
Priority to EP16793881.0A priority patent/EP3374972A1/de
Priority to MX2018005815A priority patent/MX389156B/es
Priority to US15/740,341 priority patent/US10262468B2/en
Priority to CN201680002619.3A priority patent/CN108027988B/zh
Priority to BR112018001398-6A priority patent/BR112018001398A2/pt
Priority to JP2018518739A priority patent/JP6609044B2/ja
Publication of WO2017081052A1 publication Critical patent/WO2017081052A1/de

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    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the invention relates to a vehicle antenna pane, a toll payment system and a method for operating a toll payment system.
  • Modern toll collection and toll collection systems are generally based on two principles: toll collection, which records the position of the vehicle permanently via global navigation satellite systems (GNSS) and calculates the toll over the routes traveled on certain routes.
  • Alternative tolling systems use checkpoints with so-called toll beacons, which make the entry into a defined route area dependent on paying the toll.
  • the toll beacons use short-range radio signals, for example according to the DSRC (Dedicated Short Range Communication) standard, for communication with a mobile
  • OBU On Board Unit
  • the object of the present invention is to provide an improved vehicle antenna pane for operating a toll payment system, which makes it possible to pay the toll with multiple toll collection systems in a simple manner.
  • the object of the present invention is achieved by a
  • a further aspect of the invention comprises a toll payment system in which the electronic payment process is carried out via the mobile radio device.
  • the invention now consists in providing a vehicle antenna pane which has a relay function and a data exchange between the short-range radio communication of a road toll system and a mobile device allows.
  • the vehicle antenna pane is independent of the actual toll booth system. Only the software of the mobile device must be adapted to the respective toll booth system.
  • the actual payment process can be done by direct billing with the tollbooth operator or in a simple way via the mobile billing.
  • the invention comprises a vehicle antenna disk system, referred to below as the vehicle antenna disk.
  • vehicle antenna pane according to the invention for a toll payment system comprises at least the following features:
  • a first receiver for receiving a first signal transmitted by a toll booth transmitter
  • a signal converter for converting the first signal into a second signal and for converting a third signal into a fourth signal
  • a second transmitter for transmitting the second signal to a mobile radio device
  • a second receiver for receiving the third signal, which is transmitted by the mobile radio device
  • a first transmitter for transmitting the fourth signal to a
  • first and second receivers and the first and second transmitters are adapted to receive and transmit short-range radio signals.
  • the first receiver and the first transmitter are for receiving and transmitting first and fourth signals in the DSRC (Dedicated Short Range
  • Wired Local Area Network preferably according to IEEE 802.1 1 specified for 2.4 GHz, 5 GHz or 60 GHz, particularly preferably according to IEEE 802.1 1 p.
  • the second receiver and the second transmitter for receiving and transmitting second and third signals in the NFC (Near Field Communication) area, preferably in accordance with ISO / IEC 13157, ISO / IEC 16353, ISO / IEC 22536 or ISO / IEC 28361, in the WLAN (Wireless Local Area Network) area, preferably in accordance with IEEE 802.1 1 specified for 2.4 GHz, 5 GHz or 60 GHz, or set up in Bluetooth, preferably in accordance with IEEE 802.15.1 ,
  • NFC range is particularly advantageous because such receivers and transmitters have only a short range of preferably less than 50 cm and are therefore particularly safe from manipulation by third parties.
  • the signal converter according to the invention can also have two structurally separate signal converters: one for converting a first signal into a second signal and one for converting a third signal into a fourth signal.
  • the first receiver and the first transmitter are arranged in a common structural unit and preferably have a same first antenna for receiving and transmitting.
  • the second receiver and the second transmitter are arranged in a common structural unit and preferably have a same second antenna for receiving and transmitting.
  • the first receiver, the first transmitter, the second receiver and the second transmitter are arranged in a common structural unit.
  • the pane is a composite pane for separating a vehicle interior from an external environment and comprises at least:
  • an outer pane having an outer surface (I) and a
  • the vehicle antenna according to the invention is for separating a
  • Vehicle interior suitable from an external environment. Characterized the inside surfaces (II, IV) of the vehicle antenna pane are defined, which face the vehicle interior, and the outside surfaces (1,111), which are remote from the vehicle interior.
  • inner pane and outer pane are basically all electrically insulating substrates suitable, which are thermally and chemically stable and dimensionally stable under the conditions of manufacture and use of the vehicle antenna according to the invention.
  • the (single) pane, the inner pane and / or the outer pane preferably contain glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, Polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and / or mixtures thereof.
  • the (single) pane, the inner pane and / or the outer pane are preferably transparent, in particular for the use of the vehicle antenna pane as a windshield or rear window of a vehicle or other uses in which a high light transmission is desired.
  • a disc having a transmission in the visible spectral range of greater than 70% As transparent in the context of the invention is then understood a disc having a transmission in the visible spectral range of greater than 70%.
  • the transmission can also be much lower, for example, greater than or equal to 5%.
  • the thickness of (single) pane, inner pane and / or outer pane can vary widely and are thus perfectly adapted to the requirements of the individual case. Preferably standard thicknesses of 1, 0 mm to 25 mm are used, preferably from 1, 4 mm to 2.5 mm for vehicle glass.
  • the size of the (single) pane, the inner pane and / or the outer pane can vary widely and depends on the Size of the use according to the invention.
  • the (single) pane, the inner pane and / or the outer pane have, for example, in vehicle construction common areas of 200 cm 2 to 3 m 2 .
  • the disc may have any three-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape has no shadow zones, so that it can be coated, for example, by sputtering.
  • the (single) disk or the inner disk and the outer disk are flat or slightly or strongly bent in one direction or in several directions of the space. In particular, flat slices are used.
  • the discs can be colorless or colored.
  • the inner pane and / or the outer pane are replaced by at least one
  • the intermediate layer interconnected.
  • the intermediate layer is preferably transparent.
  • the intermediate layer preferably contains at least one plastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and / or
  • the intermediate layer can also be, for example, polyurethane (PU), polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resins, acrylates, fluorinated ethylene-propylenes, polyvinyl fluoride and / or ethylene-tetrafluoroethylene , or copolymers or mixtures thereof.
  • the intermediate layer can be formed by one or more films arranged one above the other or next to one another, the thickness of a film preferably being from 0.025 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm.
  • the intermediate layers may preferably be thermoplastic and, after lamination, bond the inner pane and the outer pane together with any further intermediate layers.
  • the lamination ie the bonding of inner pane and outer pane via the intermediate layer, preferably takes place under the action of heat, vacuum and / or pressure. It is possible to use processes known per se for producing a composite pane, for example so-called autoclave methods, vacuum bag or vacuum ring methods, calendering methods or vacuum laminators.
  • the first receiver is arranged so that a first signal can be received, which arrives from the outside on the outside surface (I) of the disc
  • the first transmitter is arranged so that a fourth signal can be sent out from the disk to the outside
  • the second receiver is arranged to receive a third signal arriving from inside on the inside surface (I) of the disk
  • second transmitter is arranged so that a second signal can be sent in from the disk inside.
  • Inward means in the vehicle interior, that is from the disk in the direction of the surface normal of the inside surface (IV).
  • Outward means in the environment of the vehicle and in particular of the disc in the direction of the surface normal of the outside surface (I) of the disc.
  • the first receiver, the first transmitter, the second receiver and the second transmitter on the inside surface (IV) of the disc are arranged.
  • Vehicle antenna disc are the first receiver, the first transmitter, the second receiver and the second transmitter between the inner pane and the outer pane of the disc arranged. This is particularly advantageous because it makes the first
  • Receiver the first transmitter, the second receiver and the second transmitter are particularly well protected from external influences such as moisture, damage and manipulation.
  • Vehicle antenna disc are the first receiver and the first transmitter between the inner pane and the outer pane of the disc arranged and the second receiver and the second transmitter are arranged on the inside surface (IV) of the disc.
  • the signal converter is arranged on the inside surface (IV) of the pane.
  • the signal converter between the inner pane and the Outer disk arranged. This is particularly advantageous since the signal converter is particularly well protected against external influences such as moisture, damage and manipulation.
  • the pane is a windshield of a vehicle.
  • the second receiver and the second transmitter are arranged in the region of the lower edge of the disc.
  • the distance between the second receiver and / or the second transmitter and the lower edge of the disc is less than or equal to 30 cm.
  • the vehicle antenna pane according to the invention has a release switch.
  • the release switch may be a switch or pushbutton, preferably a capacitive pushbutton sensor.
  • the release switch is preferably connected to the electronics of the signal converter, so that the switching state of the release switch can be transmitted via the second signal to the mobile device.
  • the release switch is arranged on or in the pane according to the invention.
  • the release switch is located outside the disc and, for example, on or on the dashboard.
  • the release switch is at least one key or at least a portion of a touch-sensitive display of the mobile device. This is particularly advantageous because no further technical devices are required and also no separate signal for Mobile device must be sent because the switching state of the enable switch can be determined and evaluated directly in the mobile device.
  • the first receiver, the first transmitter, the second receiver, the second transmitter, the signal conductors and / or the release switch can be arranged within the disc in the case of a composite disc. If the disk consists of an inner disk, at least one intermediate layer and outer disk, then the first receiver, the first transmitter, the second receiver, the second transmitter, the signal conductors and / or the release switch can either be between the inner disk and the intermediate layer, between the intermediate layer and the Outer disk or between two or more intermediate layers arranged and laminated.
  • the first and second transmitters and receivers according to the invention can contain passive and active electrical components or consist of simple antenna structures.
  • the first receiver, the first transmitter, the second receiver, the second transmitter, the signal lines and / or the release switch contains a printed and baked electrically conductive paste, preferably a silver-containing screen printing paste. It is understood that the first receiver, the first transmitter, the second receiver, the second transmitter, the signal line and / or the release switch can also consist of the printed and baked electrically conductive paste.
  • the printed and baked electrically conductive paste advantageously has a thickness of 3 ⁇ to 20 ⁇ and a sheet resistance of 0.001 ohms / square to 0.03 ohms / square, preferably from
  • the first receiver, the first transmitter, the second receiver, the second transmitter, the signal conductor and / or the release switch contains an electrically conductive foil, preferably a metal foil and in particular a copper, silver, gold or aluminum foil, or consists of it. It is understood that such films also on carrier films, for example, polymeric carrier films such as polyimide or polyethylene terephthalate (PET), arranged could be.
  • Such first receiver, first transmitter, second receiver, second transmitter, the signal conductor and / or release switch on carrier films are particularly advantageous because they can be made of a unit and can be inserted conveniently and accurately in position in the later vehicle antenna lens during production.
  • the first receiver, the first transmitter, the second receiver, the second transmitter, the signal conductor and / or the release switch contains an electrically conductive structure which consists of an electrically conductive layer through a coating-free separation region, in particular a coating-free Dividing line, is electrically isolated from the surrounding layer. It is understood that the first receiver, the first transmitter, the second receiver, the second transmitter, the signal conductor and / or the release switch can also consist of such a partitioned, electrically conductive layer.
  • Such first receiver, first transmitter, second receiver, second transmitter, signal conductor and / or release switch are particularly advantageous if already electrically conductive layers are arranged in the disc, as is customary, for example, in electrically heated panes and discs with integrated filter for solar radiation.
  • the width of the dividing lines from 30 ⁇ to 200 ⁇ and preferably from 70 ⁇ to 140 ⁇ .
  • Such thin dividing lines allow a safe and sufficiently high electrical insulation and at the same time do not interfere with the view through the vehicle antenna pane or only slightly.
  • electrically conductive layers according to the invention are made
  • the functional layers typically contain one or more, for example two, three or four electrically conductive, functional layers.
  • the functional layers preferably contain at least one metal, for example silver, gold, copper, nickel and or chromium, or a metal alloy.
  • the functional layers may consist of the metal or the metal alloy.
  • the functional layers particularly preferably contain silver or a silver-containing alloy. Such functional layers have a particularly advantageous electrical conductivity with simultaneous high transmission in the visible spectral range.
  • the thickness of a functional layer is preferably from 5 nm to 50 nm, particularly preferably from 8 nm to 25 nm.
  • At least one dielectric layer is arranged in each case between two adjacent functional layers.
  • This layer construction is generally obtained by a series of depositions performed by a vacuum process such as magnetic field assisted sputtering.
  • ITO indium-tin oxide
  • SnO 2 fluorine-doped tin oxide
  • ZnO aluminum-doped zinc oxide
  • the electrically conductive layer may in principle be any coating that can be electrically contacted. If the pane according to the invention is to permit viewing, as is the case, for example, with panes in the window area, the electrically conductive layer is preferably transparent. In an advantageous embodiment, the electrically conductive layer is a layer or a layer structure of several individual layers with a total thickness of less than or equal to 2 ⁇ m, particularly preferably less than or equal to 1 ⁇ m.
  • An advantageous transparent electrically conductive layer according to the invention has a sheet resistance of 0.4 ohms / square to 200 ohms / square.
  • the electrically conductive layer according to the invention has a sheet resistance of 0.5 ohms / square to 20 ohms / square. Coatings with such surface resistances are particularly suitable for heating vehicle windows with typical on-board voltages of 12 V to 48 V or in electric vehicles with typical on-board voltages of up to 500 V.
  • electrically conductive layers can also be used without electrical wiring and, for example, because of their infrared radiation. absorbent or reflective properties.
  • Another aspect of the invention is a toll payment system which comprises at least: a vehicle antenna pane according to the invention,
  • a toll booth transmitter which transmits a first signal to the first receiver of the vehicle antenna pane
  • Vehicle antenna slice sent fourth signal and receives
  • Vehicle antenna transmitted second signal and sends a third signal to the second receiver of the vehicle antenna
  • the mobile device sends a "payf" signal to the second receiver as a third signal when a payment process is performed, that is, released.
  • toll booth receivers and toll booth transmitters are components of a toll collection system and form a tollbake.
  • a release switch is electrically connected to the signal converter. Upon actuation of the enable switch, a "release" signal is transmitted as a second signal from the second transmitter.
  • Another aspect of the invention is a method of operating a
  • the first signal is converted by the signal converter into a second signal and passed to a second transmitter
  • the second signal is transmitted by the second transmitter and is received by a mobile device
  • a payment process is carried out by a data processing program in the mobile device and, upon successful completion of the payment process, a "payf" signal is sent as the third signal from the mobile device,
  • the third signal is received by a second receiver and forwarded to the signal converter, g) the third signal is converted by the signal converter into a fourth signal and is forwarded to a first transmitter,
  • the fourth signal is received from a toll booth receiver.
  • step j) it is checked whether the fourth signal is a "payf" signal and only, if the fourth signal is a "payf” signal, allows the passage through the tollgate.
  • step e it is checked in step e) whether within a time duration t of less than or equal to 300 s, preferably less than or equal to 30 s, before the reception of the second signal
  • Release switch was actuated, and only when the release switch was pressed, a payment process is performed.
  • Another aspect of the invention includes a data processing program on the mobile device, with which the billing of the payment process is performed in a toll payment system.
  • the data processing program is installed on the mobile device and is executed there.
  • the received at the mobile device second signal is evaluated. If the second signal is the identification coding of a toll station system known to the data processing program, a payment process is processed.
  • the payment process can be done, for example, via the billing of the mobile phone tariff (prepaid or postpaid).
  • a third signal is sent out with a "payf" coding from the mobile device, which is sent from the second
  • Receiver can be received.
  • an identification coding is sent from the mobile device to the second receiver with the third signal, which makes the mobile device (and thus the user of the vehicle) identifiable for the toll booth system.
  • the release can be done by polling the buttons or the display of the mobile device, this information is requested by the data processing program.
  • the buttons or the display of the mobile device the release switch.
  • Development of the data processing program according to the invention has the particular advantage that the payment process is additionally legitimized by the operation of the release switch and thus the payment process is protected against misuse and manipulation.
  • the release switch can be actuated when starting the journey and thus released for payment at all expected toll booths.
  • the release switch can be actuated shortly before the vehicle enters the transmission area of the toll booth transmitter, for example within a period of less than or equal to 300 s, preferably less than or equal to 30 s before receiving the second signal in the mobile device.
  • the vehicle antenna pane according to the invention or the toll payment system according to the invention described here can have further receivers and transmitters, for example for a GNSS (global navigation satellite system) -based toll payment system.
  • GNSS global navigation satellite system
  • a further aspect of the invention comprises the use of the vehicle antenna pane according to the invention in means of transport for traffic on land or water, in particular in trains, ships and motor vehicles, for example as windscreen, rear window, side window and / or roof window.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view along the section line A-A 'according to FIG. 1A, a plan view of an alternative embodiment of a vehicle antenna pane according to the invention, FIG.
  • Figure 1 A shows a plan view of an exemplary embodiment of a
  • Figure 1 B shows a
  • Vehicle antenna disk 100 of Figure 1 A includes here, for example, a disc 1, which as a composite disk of a
  • the vehicle antenna pane 100 is, for example, the windscreen of a passenger vehicle wagens.
  • the dimensions of the vehicle antenna pane 100 are for example 0.9 mx 1, 5 m.
  • the plan view in Figure 1 A is directed to the outside surface (I) of the disc 1, that is, on the outside surface (I) of the outer pane, viewed from outside the vehicle.
  • Inner pane and outer pane consist for example of soda lime glass.
  • the thickness of the inner pane is, for example, 1.6 mm and the thickness of the outer pane is 2.1 mm. It is understood that inner pane and outer pane can also be made the same thickness.
  • the intermediate layer is a thermoplastic intermediate layer and consists for example of polyvinyl butyral (PVB) with a thickness of 0.76 mm.
  • FIG. 1B also shows a toll payment system 300, which comprises the vehicle antenna pane 100 according to the invention.
  • the toll payment system 300 further includes a toll booth receiver 30 and a toll booth transmitter 31. It is understood that the toll booth receiver 30 and the toll booth transmitter 31 may be formed in a device with a common transmitting and receiving antenna.
  • the toll booth receiver 30 and the toll booth transmitter 31 are mounted, for example, on a tollbusset above a carriageway, the reception and emission characteristics of the toll booth receiver 30 and toll booth transmitter 31 being oriented such that radio communication with vehicles on the carriageway is possible.
  • the toll station transmitter 31 is configured to transmit the first signal S1.
  • the first signal S1 contains, for example, the coding of a tollbooth.
  • the toll booth receiver 30 is configured to receive the fourth signal S4.
  • Toll station receivers 30 and toll booth transmitters 31 are parts of a toll collection system and are coupled to a suitable data processing system and a pass-through control system, for example a barrier (not shown here).
  • the vehicle antenna pane 100 has a first receiver 10 and a first transmitter 11 in an upper area.
  • the first receiver 10 and the first transmitter 1 1 are formed as a device having a common antenna.
  • the first receiver 10 is configured to receive a first signal S1 from a toll booth transmitter 31; the first transmitter 1 1 is adapted to send a fourth signal S4 to a toll station transmitter 31.
  • the first signal S1 and the fourth signal S4 are short-range radio signals and in this example a DSRC signal, for example according to the ⁇ Wave standard according to EN 12253 with a carrier frequency of 5.8 GHz.
  • the vehicle antenna pane 100 has a second receiver 20 and a second transmitter 21 in a lower area.
  • the second receiver 20 and the second transmitter 21 are formed as a device having a common antenna.
  • the first receiver 20 is configured to receive a third signal S3 from a mobile device 6; the second transmitter 21 is configured to send a second signal S2 to a mobile device 6.
  • the second signal S2 and the third signal S3 are short-range radio signals and in this example an NFC signal, for example with a carrier frequency of 13.56 MHz.
  • the second receiver 20 and the second receiver 21 are arranged, for example, with a maximum distance of 25 cm from the lower edge U of the vehicle antenna pane 100. This has the advantage that the mobile device 6 can be arranged in a simple manner on or on the dashboard of the vehicle and is thus within the only short range of the NFC signal.
  • the mobile device 6 has a transmitting and receiving unit for an NFC signal. It is understood that the mobile device 6 can also communicate with the vehicle antenna pane 100 via other frequency ranges and transmission standards, for example via WLAN or Bluetooth. Communication via NFC is particularly advantageous, since due to the short range of the NFC signal manipulation of communication between mobile device 6 and vehicle antenna lens 100 can be largely excluded and so the payment process can be carried out safely and protected against misuse.
  • the first receiver 10, the first transmitter 1 1, the second receiver 20 and the second transmitter 21 are electrically conductively connected via one or more signal conductors 8 to a signal converter 5.
  • the signal converter 5 is electrically connected to a power supply 9.
  • the signal converter 5 converts the first signal S1 (here a DSRC signal with a frequency of 5.8 GHz) into a second signal S2 (here an NFC signal with a frequency of 13.56 MHz).
  • the signal converter 5 converts a third signal S3 (here an NFC signal with a frequency of 13.56 MHz) into a fourth signal S4 (here a DSRC signal with a frequency of 5.8 GHz).
  • the first receiver 10, the first transmitter 1 1, the second receiver 20 and the second transmitter 21 are each laminated into the interior of the disc 1, that is arranged between the inner pane and the outer pane ,
  • the signal converter 5 is arranged, for example, on the inside surface (IV) of the pane 1 and concealed, for example, by a camera cover, a cover of a communication window or a rearview mirror.
  • the signal conductors 8 which electrically connect the receivers 10, 20 to the transmitters 11, 21 are, for example, microstrip conductors each consisting of two copper flat conductors. It is understood that the first receiver 10, the first transmitter 1 1, the second receiver 20 and / or the second transmitter 21 can also be arranged on the inside surface (IV) of the disk 1.
  • the signal converter 5 may also be laminated within the disc 1 with a suitable flat design.
  • FIG. 2A shows a plan view of an alternative embodiment of a vehicle antenna pane 100 according to the invention
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view along the section line A-A 'according to FIG. 2A.
  • Figures 2A and 2B correspond in shape and material substantially to Figures 1 A and 1 B, so that will be discussed below only the differences
  • both the first receiver 10, the first transmitter 1 1, the second receiver 20 and the second transmitter 21 and the signal converter 5 are arranged together in a unit in the lower region of the disk 1 on the inside surface IV of the disk 1.
  • the disk 1 has a release switch 7.
  • the enabling switch 7 is a capacitive touch sensor integrated with the disk 1.
  • the capacitive touch sensor comprises, for example, a conductor loop which is inserted, glued or printed between the inner pane and the outer pane or on the inner surface III of the pane 1.
  • the capacitive push button sensor can also be a Be region of an electrically conductive coating of the disc 1, which has been electrically isolated by, for example, laser ablation of the surrounding electrically conductive coating.
  • the release switch 7 is electrically connected to the signal converter 5.
  • the electronics of the signal converter 5 is formed in this example such that a switching signal of the release switch 7 is converted into a second signal S2, for example, with a "release" coding and to the
  • Mobile device 6 is sent. In mobile device 6 can then with the help of
  • FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment of the method according to the invention for operating a toll system 300 according to the invention.
  • a first signal S1 is sent out from the toll station transmitter 31 of a toll-bake.
  • toll booth transmitters 31 send periodic signals, so-called “beacons”, which inform the appropriate receivers of the presence of the sender.
  • the first signal S1 may include a code with which the toll booth can be uniquely identified.
  • the first signal S1 is received by the first receiver 10 of the vehicle antenna pane 100 and directed to a signal converter 5, for example via a signal conductor 8.
  • a signal converter 5 for example via a signal conductor 8.
  • Toll station 31 received first signal S1 received.
  • the first signal S1 is then fed to the signal converter 5 via a signal conductor 8.
  • the first signal S1 is converted by the signal converter 5 into a second signal S2 and passed to a second transmitter 21.
  • the signal converter 5 is a communication between the toll and the mobile device 6 possible, although different frequency range, communication standards and ranges of the radio signals are combined.
  • the second signal S2 contains, for example, the coding of the first signal S1, but uses a different carrier frequency.
  • the second signal S2 is transmitted by the second transmitter 21 and received by a mobile device 6, for example a smartphone.
  • the mobile device 6 has a suitable receiving unit for the frequency range and the communication standard of the second signal S2 and for example via an NFC interface.
  • the mobile device 6 has a suitable data processing program, for example in the form of application software (Application Program, short form: "Appe ⁇ ln a step e) is performed by a data processing program in the mobile device 6, a payment process and upon successful completion of the payment process, a 'payf' Signal is sent as a third signal S3 from the mobile device 6 to a second receiver 20.
  • the "payf" signal is, for example, an encoding that contains an identification of the mobile device 6 and / or the positive completion of the payment process.
  • the third signal S3 is received by a second receiver 20 and forwarded to the signal converter 5.
  • the third signal S3 is converted by the signal converter 5 into a fourth signal S4 and forwarded to a first transmitter 11.
  • the fourth signal S4 contains, for example, the coding of the third signal S3, but uses a different carrier frequency.
  • the fourth signal S4 is transmitted by the first transmitter 1 1.
  • the fourth signal S4 is received by the toll booth receiver 30.
  • the received signal S4 is then supplied from the toll booth receiver 30 to a data processing system which evaluates the fourth signal S4. If the fourth signal S4 contains a coding for a successful payment process ("payf" signal), a passage through the tollgate is made possible. This means that the passage through the tollgate is made possible, for example by raising a barrier or eliminating another suitable barrier.
  • step e) it is checked in step e) whether previously the
  • Release switch 7 has been pressed, preferably within a time t of less or equal to 300 s, more preferably less than or equal to 30 s, before performing step e) when the release switch 7 has been actuated. Only when the release switch 7 has been actuated, a payment process is carried out and sent a paid "signal" as a third signal S3 when the payment process.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugantennenscheibe (100) zum Betreiben eines Mautbezahlsystems, mindestens umfassend: - eine Scheibe (1), - einen ersten Empfänger (10) zum Empfang eines ersten Signals (S1) von einem Mautstellensender (31), - einen Signalwandler (5) zum Umwandeln des ersten Signals (S1) in ein zweites Signal (S2) und zum Umwandeln eines dritten Signals (S3) in ein viertes Signal (S4), - einen zweiten Sender (21) zum Senden des zweiten Signals (S2) an ein Mobilfunkgerät (6), - einen zweiten Empfänger (20) zum Empfang des dritten Signals (S3) von dem Mobilfunkgerät (6), - einen ersten Sender (11) zum Senden des vierten Signals (S4) an einen Mautstellenempfänger (30) wobei die Empfänger (10, 20) und die Sender (11, 21) zum Empfangen und Senden kurzreichweitiger Funksignale (S1-S4) ausgebildet sind.

Description

FAHRZEUGANTENNENSCHEIBE ODER FAHRZEUGSCHEIBENANTENNE FÜR EIN MAUTBEZAHLSYSTEM
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugantennenscheibe, ein Mautbezahlsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Mautbezahlsystems.
Moderne Mauterfassungs- und Mautbezahlsysteme basieren in der Regel auf zwei Prinzipien: Eine Mauterfassung, die die Position des Fahrzeugs permanent über globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) erfasst und die Maut über die auf bestimmten Strecken zurückgelegten Fahrtstrecken berechnet. Alternative Mautsysteme nutzen Kontrollpunkte mit sogenannten Mautbaken, die die Einfahrt in einen definierten Streckenbereich vom Bezahlen der Maut abhängig machen. Die Mautbaken nutzen kurzreichweitige Funksignale, beispielsweise nach dem DSRC (Dedicated Short Range Communication)-Standard, zur Kommunikation mit einer mobile
Detektionseinheit (On Board Unit, OBU). Derartige mobile Detektionseinheiten sind beispielsweise aus DE 10 2005 055 835 A1 bekannt.
Diese Systeme haben oftmals den Nachteil, dass sie eine bestimmte vom Mautstellenbetreiber ausgegebene Detektionseinheit benötigen und beim Passieren mehrerer Mautstellen unter Umständen mehrere Detektionseinheiten mit unterschiedlichen Systemen notwendig sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Fahrzeugantennenscheibe zum Betrieb eines Mautbezahlsystems bereitzustellen, welches das Bezahlen der Maut mit mehreren Mautstellensystemen in einfacher Weise ermöglicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine
Fahrzeugantennenscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Mautbezahlsystem, bei dem der elektronische Bezahlvorgang über das Mobilfunkgerät durchgeführt wird.
Mobilfunkgeräte, wie Smartphones oder internetfähige portable Computer, sind nicht dazu geeignet, direkt mit einem Straßenmautsystem mit elektronischem Bezahlsystem zu kommunizieren. Die Erfindung besteht nunmehr darin eine Fahrzeugantennenscheibe bereitzustellen, die eine Relaisfunktion aufweist und einen Datenaustausch zwischen der kurzreichweitigen Funkkommunikation eines Straßenmautsystems und einem Mobilfunkgerät ermöglicht. Die Fahrzeugantennenscheibe ist dabei vom eigentlichen Mautstellensystem unabhängig. Lediglich die Software des Mobilfunkgeräts muss an das jeweilige Mautstellensystem angepasst werden. Der eigentliche Bezahlvorgang kann dabei durch direkte Abrechnung mit dem Mautstellenbetreiber oder in einfacher Weise über die Mobilfunkabrechnung erfolgen.
Die Erfindung umfasst ein Fahrzeugantennenscheibensystem, im Folgenden kurz Fahrzeugantennenscheibe genannt. Die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe für ein Mautbezahlsystem umfasst mindestens die folgenden Merkmale:
eine Scheibe,
einen ersten Empfänger zum Empfang eines ersten Signals, welches von einem Mautstellensender ausgesendet wird,
einen Signalwandler zum Umwandeln des ersten Signals in ein zweites Signal und zum Umwandeln eines dritten Signals in ein viertes Signal,
einen zweiten Sender zum Senden des zweiten Signals an ein Mobilfunkgerät, einen zweiten Empfänger zum Empfang des dritten Signals, welches von dem Mobilfunkgerät ausgesendet wird,
einen ersten Sender zum Senden des vierten Signals an einen
Mautstellenempfänger,
wobei die ersten und zweiten Empfänger und die ersten und zweiten Sender zum Empfangen und Senden kurzreichweitiger Funksignale ausgebildet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger und der erste Sender für das Empfangen und das Senden von ersten und vierten Signalen im DSRC (Dedicated Short Range
Communication)-Bereich, bevorzugt μ\Λ 3νθ-05Ρ0 gemäß EN 12253 spezifiziert für 5,8 GHz oder EN 302 571 spezifiziert für 5,9 GHz, oder im WLAN (Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, besonders bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 p, eingerichtet.
Die Verwendung des DSRC-Bereichs ist besonders vorteilhaft, da derartige Empfänger und Sender eine geeignete Reichweite aufweisen und in bereits existierenden Mautsystemen zahlreich verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe sind der zweite Empfänger und der zweite Sender für das Empfangen und das Senden von zweiten und dritten Signalen im NFC (Near Field Communication)-Bereich, bevorzugt gemäß ISO/IEC 13157, ISO/IEC 16353, ISO/IEC 22536 oder ISO/IEC 28361 , im WLAN(Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE- 802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, oder im Bluetooth, bevorzugt gemäß IEEE 802.15.1 , eingerichtet.
Die Verwendung des NFC-Bereichs ist besonders vorteilhaft, da derartige Empfänger und Sender nur eine geringe Reichweite von bevorzugt weniger als 50 cm aufweisen und daher besonders sicher vor Manipulationen durch Dritte sind.
Es versteht sich, dass der erfindungsgemäße Signalwandler auch zwei baulich getrennte Signalwandler aufweisen kann: einen zum Umwandeln eines ersten Signals in ein zweites Signal und einen zum Umwandeln eines dritten Signals in ein viertes Signal.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste Empfänger und der erste Sender in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet und weisen bevorzugt eine selbe erste Antenne zum Empfangen und Senden auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der zweite Empfänger und der zweite Sender in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet und weisen bevorzugt eine selbe zweite Antenne zum Empfangen und Senden auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist die Scheibe eine Verbundscheibe zur Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung und umfasst zumindest:
eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer
innenseitigen Oberfläche (IV),
eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer
innenseitigen Oberfläche (II), und mindestens eine Zwischenschicht, die die innenseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe flächig mit der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe verbindet.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe ist zur Abtrennung eines
Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung geeignet. Dadurch werden die innenseitigen Oberflächen (II, IV) der Fahrzeugantennenscheibe definiert, die dem Fahrzeuginnenraum zugewandt sind, sowie die außenseitigen Oberflächen (1,111), die dem Fahrzeuginnenraum abgewandt sind.
Als (Einzel-)Scheibe, Innenscheibe und Außenscheibe sind im Grunde alle elektrisch isolierenden Substrate geeignet, die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe thermisch und chemisch stabil sowie dimensionsstabil sind.
Die (Einzel-)Scheibe, die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe enthalten bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Die (Einzel-)Scheibe, die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe sind bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung der Fahrzeugantennenscheibe als Windschutzscheibe oder Rückscheibe eines Fahrzeugs oder anderen Verwendungen bei denen eine hohe Lichttransmission erwünscht ist. Als transparent im Sinne der Erfindung wird dann eine Scheibe verstanden, die eine Transmission im sichtbaren Spektralbereich von größer als 70 % aufweist. Für Fahrzeugantennenscheiben, die nicht im verkehrsrelevanten Sichtfeld des Fahrers liegen, beispielsweise für Dachscheiben, kann die Transmission aber auch viel geringer sein, beispielsweise größer als oder gleich 5 %.
Die Dicke von (Einzel-)Scheibe, Innenscheibe und/oder Außenscheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken von 1 ,0 mm bis 25 mm verwendet, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm für Fahrzeugglas. Die Größe der (Einzel-)Scheibe, der Innenscheibe und/oder der Außenscheibe kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Die (Einzel-)Scheibe, die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe weisen beispielsweise im Fahrzeugbau übliche Flächen von 200 cm2 bis zu 3 m2 auf.
Die Scheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die dreidimensionale Form keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden kann. Bevorzugt sind die (Einzel-)Scheibe oder die Innenscheibe und die Außenscheibe plan oder leicht oder stark in einer Richtung oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen. Insbesondere werden plane Scheiben verwendet. Die Scheiben können farblos oder gefärbt sein.
Die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe werden durch mindestens eine
Zwischenschicht miteinander verbunden. Die Zwischenschicht ist bevorzugt transparent. Die Zwischenschicht enthält vorzugsweise mindestens einen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder
Polyethylenterephthalat (PET). Die Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharze, Acrylate, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder Copolymere oder Gemische davon enthalten. Die Zwischenschicht kann durch eine oder auch mehrere übereinander oder nebeneinander angeordnete Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke einer Folie bevorzugt von 0,025 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Die Zwischenschichten können bevorzugt thermoplastisch sein und nach der Lamination die Innenscheibe und die Außenscheibe und eventuelle weitere Zwischenschichten miteinander verkleben.
Das Laminieren, also das Verbinden von Innenscheibe und Außenscheibe über die Zwischenschicht, erfolgt bevorzugt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden, beispielsweise sogenannte Autoklavverfahren, Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren oder Vakuumlaminatoren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist der erste Empfänger so eingerichtet, dass ein erstes Signal empfangen werden kann, das von außen auf die außenseitige Oberfläche (I) der Scheibe eintrifft, der erste Sender ist so eingerichtet, dass ein viertes Signal von der Scheibe nach außen gesendet werden kann, der zweite Empfänger ist so eingerichtet, dass ein drittes Signal empfangen werden kann, das von innen auf die innenseitige Oberfläche (I) der Scheibe eintrifft und der zweite Sender ist so eingerichtet, dass ein zweites Signal von der Scheibe nach innen gesendet werden kann. Nach innen bedeutet hier in den Fahrzeuginnenraum, das heißt von der Scheibe in Richtung der Oberflächennormalen der innenseitigen Oberfläche (IV). Nach außen bedeutet hier in die Umgebung des Fahrzeugs und insbesondere von der Scheibe in Richtung der Oberflächennormalen der außenseitigen Oberfläche (I) der Scheibe. Damit ist es möglich, eine Kommunikation zwischen einer Sende- und Empfangseinheit in der Umgebung wie einem Mautstellensender und -Empfänger und einer Sende- und Empfangseinheit im Fahrzeuginneren wie einem Mobilfunkgerät zu bewerkstelligen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe angeordnet.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe der Scheibe angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch der erste
Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger und der zweite Sender besonders gut vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Beschädigung und Manipulation geschützt sind.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Fahrzeugantennenscheibe sind der erste Empfänger und der erste Sender zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe der Scheibe angeordnet und der zweite Empfänger und der zweite Sender sind auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist der Signalwandler auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe angeordnet. In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist der Signalwandler zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch der Signalwandler besonders gut vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Beschädigung und Manipulation geschützt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe ist die Scheibe eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind der zweite Empfänger und der zweite Sender im Bereich der Unterkante der Scheibe angeordnet. Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen dem zweitem Empfänger und/oder dem zweiten Sender und der Unterkante der Scheibe kleiner oder gleich 30 cm. Dies ist besonders vorteilhaft bei Verwendung eines NFC-Signals zur Kommunikation zwischen Mobilfunkgerät und zweitem Empfänger beziehungsweise zweitem Sender, da ein NFC-Signal nur eine geringe Reichweite aufweist und das Mobilfunkgerät in einfacher Weise auf dem Armaturenbrett angeordnet werden kann. Somit ist das Mobilfunkgerät in Reichweite des zweiten Empfängers und des zweiten Senders und gleichzeitig für den Fahrzeugführer oder die Fahrzeuginsassen bequem erreichbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe einen Freigabeschalter auf. Der Freigabeschalter kann ein Schalter oder Taster, bevorzugt ein kapazitiver Tastsensor, sein. Der Freigabeschalter ist bevorzugt mit der Elektronik des Signalwandlers verbunden, so dass der Schaltzustand des Freigabeschalters über das zweite Signal an das Mobilfunkgerät übermittelt werden kann.
In einem bevorzugten Ausgestaltungsbeispiel ist der Freigabeschalter an oder in der erfindungsgemäßen Scheibe angeordnet.
In einem alternativen bevorzugten Ausgestaltungsbeispiel ist der Freigabeschalter außerhalb der Scheibe angeordnet und beispielsweise auf oder am Armaturenbrett.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausgestaltung ist der Freigabeschalter mindestens eine Taste oder zumindest ein Abschnitt eines berührungssensitiven Displays des Mobilfunkgeräts. Dies ist besonders vorteilhaft, da dazu keine weiteren technischen Vorrichtungen benötigt werden und auch kein gesondertes Signal zum Mobilfunkgerät gesendet werden muss, da der Schaltzustand des Freigabeschalters unmittelbar im Mobilfunkgerät bestimmt und ausgewertet werden kann.
Wie bereits erwähnt, können der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter im Falle einer Verbundscheibe innerhalb der Scheibe angeordnet werden. Besteht die Scheibe aus Innenscheibe, mindestens einer Zwischenschicht und Außenscheibe, so können der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter entweder zwischen der Innenscheibe und der Zwischenschicht, zwischen der Zwischenschicht und der Außenscheibe oder zwischen zwei oder mehreren Zwischenschichten angeordnet und einlaminiert sein.
Die erfindungsmäßen ersten und zweiten Sender und Empfänger können passive und aktive elektrische Komponenten enthalten oder aus einfachen Antennenstrukturen bestehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleitungen und/oder der Freigabeschalter eine gedruckte und eingebrannte elektrisch leitfähigen Paste, bevorzugt eine silberhaltige Siebdruckpaste. Es versteht sich, dass der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleitung und/oder der Freigabeschalter auch aus der gedruckten und eingebrannten elektrisch leitfähigen Paste bestehen können. Die gedruckte und eingebrannte elektrisch leitfähige Paste hat vorteilhafterweise eine Dicke von 3 μηι bis 20 μηι und einen Flächenwiderstand von 0,001 Ohm/Quadrat bis 0,03 Ohm/Quadrat, bevorzugt von
0,002 Ohm/Quadrat bis 0,018 Ohm/Quadrat. Derartige elektrisch leitfähige Strukturen sind im industriellen Fertigungsprozess leicht zu integrieren und kostengünstig herzustellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter eine elektrisch leitfähigen Folie, bevorzugt einer Metallfolie und insbesondere einer Kupfer-, Silber-, Gold- oder Aluminiumfolie, oder besteht daraus. Es versteht sich, dass derartige Folien auch auf Trägerfolien, beispielsweise polymeren Trägerfolien wie Polyimid oder Polyethylenterephthalat (PET), angeordnet sein können. Derartige erste Empfänger, erste Sender, zweite Empfänger, zweite Sender, die Signalleiter und/oder Freigabeschalter auf Trägerfolien sind besonders vorteilhaft, da sie aus einer Einheit hergestellt werden können und während der Fertigung bequem und positionsgenau in die spätere Fahrzeugantennenscheibe eingelegt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter eine elektrisch leitfähige Struktur, die aus einer elektrisch leitfähigen Schicht durch einen beschichtungsfreien Trennbereich, insbesondere eine beschichtungsfreie Trennlinie, von der umgebenden Schicht elektrisch isoliert ist. Es versteht sich, dass der erste Empfänger, der erste Sender, der zweite Empfänger, der zweite Sender, die Signalleiter und/oder der Freigabeschalter auch aus einer derartigen mit Trennbereichen versehenen, elektrisch leitfähigen Schicht bestehen kann.
Derartige erste Empfänger, erste Sender, zweite Empfänger, zweite Sender, Signalleiter und/oder Freigabeschalter sind besonders vorteilhaft wenn bereits elektrisch leitfähige Schichten in der Scheibe angeordnet sind, wie es beispielsweise bei elektrisch beheizbaren Scheiben und Scheiben mit integriertem Filter für Sonneneinstrahlung üblich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe, beträgt die Breite der Trennlinien von 30 μηι bis 200 μηι und bevorzugt von 70 μηι bis 140 μηι. Derartig dünne Trennlinien erlauben eine sichere und ausreichend hohe elektrische Isolierung und stören gleichzeitig die Durchsicht durch die Fahrzeugantennenscheibe nicht oder nur geringfügig.
Erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Schichten sind beispielsweise aus
DE 20 2008 017 61 1 U1 , EP 0 847 965 B1 oder WO2012/052315 A1 bekannt. Sie enthalten typischerweise eine oder mehrere, beispielsweise zwei, drei oder vier elektrisch leitfähige, funktionelle Schichten. Die funktionellen Schichten enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Nickel und oder Chrom, oder eine Metallegierung. Die funktionellen Schichten können aus dem Metall oder der Metallegierung bestehen. Die funktionellen Schichten enthalten besonders bevorzugt Silber oder eine silberhaltige Legierung. Solche funktionelle Schichten weisen eine besonders vorteilhafte elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitiger hoher Transmission im sichtbaren Spektralbereich auf. Die Dicke einer funktionellen Schicht beträgt bevorzugt von 5 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 8 nm bis 25 nm. In diesem Bereich für die Dicke der funktionellen Schicht wird eine vorteilhaft hohe Transmission im sichtbaren Spektralbereich und eine besonders vorteilhafte elektrische Leitfähigkeit erreicht. Typischerweise ist jeweils zwischen zwei benachbarten funktionellen Schichten zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet. Dieser Schichtaufbau wird im Allgemeinen durch eine Folge von Abscheidevorgängen erhalten, die durch ein Vakuumverfahren wie die magnetfeldgestützte Kathodenzerstäubung durchgeführt werden.
Weitere geeignete elektrisch leitfähige Schichten enthalten bevorzugt Indium-Zinnoxid (ITO), fluordotiertes Zinnoxid (Sn02:F) oder aluminiumdotiertes Zinkoxid (ZnO:AI).
Die elektrisch leitfähige Schicht kann prinzipiell jede Beschichtung sein, die elektrisch kontaktiert werden kann. Soll die erfindungsgemäße Scheibe die Durchsicht ermöglichen, wie es beispielsweise bei Scheiben im Fensterbereich der Fall ist, so ist die elektrisch leitfähige Schicht bevorzugt transparent. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektrisch leitfähige Schicht eine Schicht oder ein Schichtaufbau mehrerer Einzelschichten mit einer Gesamtdicke von kleiner oder gleich 2 μηι, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1 μηι.
Eine vorteilhafte erfindungsgemäße transparente elektrisch leitfähige Schicht weist einen Flächenwiderstand von 0,4 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat auf. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Schicht einen Flächenwiderstand von 0,5 Ohm/Quadrat bis 20 Ohm/Quadrat auf. Be- schichtungen mit derartigen Flächenwiderständen eignen sich besonders zur Beheizung von Fahrzeugscheiben bei typischen Bordspannungen von 12 V bis 48 Volt oder bei Elektrofahrzeugen mit typischen Bordspannungen von bis zu 500 V. Allerdings können derartige elektrisch leitfähige Schichten auch ohne elektrische Beschaltung und beispielsweise aufgrund ihrer infrarot-absorbierenden oder -reflektierenden Eigenschaften verwendet werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Mautbezahlsystem, welches zumindest umfasst: eine erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe,
einen Mautstellensender, der ein erstes Signal an den ersten Empfänger der Fahrzeugantennenscheibe sendet,
einen Mautstellenempfänger, der ein von dem ersten Sender der
Fahrzeugantennenscheibe gesendetes viertes Signals empfängt und
ein Mobilfunkgerät, das ein von dem zweiten Sender der
Fahrzeugantennenscheibe gesendetes zweites Signal empfängt und ein drittes Signal an den zweiten Empfänger der Fahrzeugantennenscheibe sendet,
wobei das Mobilfunkgerät als drittes Signal ein„bezahlf'-Signal an den zweiten Empfänger sendet, wenn ein Bezahlvorgang durchgeführt, das heißt freigegeben, wurde.
Mautstellenempfänger und Mautstellensender sind beispielsweise Bestandteile eines Mautsystems und bilden eine Mautbake.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mautbezahlsystems ist ein Freigabeschalter mit dem Signalwandler elektrisch leitend verbunden. Bei Betätigung des Freigabeschalters wird ein„Freigabe"-Signal als zweites Signal von dem zweiten Sender ausgesendet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines
Mautbezahlsystems, wobei:
a) ein erstes Signal von einem Mautstellensender ausgesendet wird,
b) das erste Signal von einem ersten Empfänger einer Fahrzeugantennenscheibe empfangen und an einen Signalwandler geleitet wird,
c) das erste Signal durch den Signalwandler in ein zweites Signal gewandelt wird und an einen zweiten Sender geleitet wird,
d) das zweite Signal von dem zweiten Sender ausgesendet wird und von einem Mobilfunkgerät empfangen wird,
e) durch ein Datenverarbeitungsprogramm im Mobilfunkgerät ein Bezahlvorgang durchgeführt wird und bei erfolgreichem Abschluss des Bezahlvorgangs ein„bezahlf'- Signal als drittes Signal vom Mobilfunkgerät gesendet wird,
f) das dritte Signal von einem zweiten Empfänger empfangen wird und an den Signalwandler weitergeleitet wird, g) das dritte Signal durch den Signalwandler in ein viertes Signal gewandelt wird und an einen ersten Sender weitergeleitet wird,
h) das vierte Signal von dem ersten Sender ausgesendet wird, und
i) das vierte Signal von einem Mautstellenempfänger empfangen wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem weiteren Schritt j) geprüft, ob das vierte Signal ein„bezahlf'-Signal ist und nur, falls das vierte Signal ein„bezahlf'-Signal ist, die Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt e) geprüft wird, ob innerhalb einer Zeitdauer t von kleiner oder gleich 300 s, bevorzugt kleiner oder gleich 30 s vor dem Empfang des zweiten Signals ein
Freigabeschalter betätigt wurde, und nur wenn der Freigabeschalter betätigt wurde, ein Bezahlvorgang durchgeführt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Datenverarbeitungsprogramm auf dem Mobilfunkgerät, mit dem die Abrechnung des Bezahlvorgangs in einem Mautbezahlsystem durchgeführt wird. Das Datenverarbeitungsprogramm ist auf dem Mobilfunkgerät installiert und wird dort ausgeführt.
Zunächst wird das am Mobilfunkgerät empfangene zweite Signal ausgewertet. Handelt es sich beim zweiten Signal um die Identifikationscodierung eines dem Datenverarbeitungsprogramm bekannten Mautstellensystems, wird ein Bezahlvorgang abgewickelt. Der Bezahlvorgang kann beispielsweise über die Abrechnung des Mobilfunktarifs (Prepaid oder Postpaid) erfolgen.
Wurde der Bezahlvorgang erfolgreich abgeschlossen, wird ein drittes Signal mit einer „bezahlf'-Codierung vom Mobilfunkgerät ausgesendet, welches vom zweiten
Empfänger empfangen werden kann.
Wird der Bezahlvorgang nicht erfolgreich abgeschlossen, wird entweder kein drittes Signal ausgesendet oder ein drittes Signal mit einer„nicht-bezahlf-Codierung ausgesendet. In vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsprogramms, wird mit dem dritten Signal eine Identifikationscodierung vom Mobilfunkgerät an den zweiten Empfänger gesendet, die das Mobilfunkgerät (und damit den Benutzer des Fahrzeugs) für das Mautstellensystem identifizierbar macht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsprogramms wird vor oder während des Bezahlvorgangs geprüft ob ein Freigabeschalter betätigt wurde. Dies kann durch eine„Freigabe"-Codierung des zweiten Signals erfolgen, beispielsweise wenn der Freigabeschalter mit dem
Signalwandler elektrisch leitend verbunden ist. Alternativ kann die Freigabe durch Abfrage der Tasten oder des Displays des Mobilfunkgeräts erfolgen, wobei diese Information vom Datenverarbeitungsprogramm abgefragt wird. In diesem Falle sind die Tasten oder das Display des Mobilfunkgeräts der Freigabeschalter. Diese
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsprogramms hat den besonders Vorteil, dass der Bezahlvorgang zusätzlich durch die Betätigung des Freigabeschalters legitimiert wird und so der Bezahlvorgang vor Missbrauch und Manipulation abgesichert ist.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Bezahlvorgang nur ausgelöst wird, wenn die Betätigung des Freigabeschalters in zeitlichem Zusammenhang mit dem Eintreffen eines Signals des Mautstellensenders in Verbindung steht. So kann der Freigabeschalter beispielsweise bei Antritt der Fahrt betätigt und so an allen zu erwartenden Mautstellen zur Bezahlung freigegeben werden.
Alternativ kann der Freigabeschalter kurz vor dem Eintritt des Fahrzeugs in den Sendebereich des Mautstellensenders betätigt werden, beispielsweise innerhalb eines Zeitraums von kleiner oder gleich 300 s, bevorzugt kleiner oder gleich 30 s vor dem Empfang des zweiten Signals im Mobilfunkgerät. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der Bezahlvorgang zusätzlich vor Missbrauch und Manipulation geschützt wird.
In einer weiteren Alternative wird nach dem Empfang eines zweiten Signals durch das Mobilfunkgerät, der Bediener aufgefordert, den Freigabeschalter zu betätigen und den Bezahlvorgang zu legitimieren. Dies hat ebenfalls den besonderen Vorteil, dass der Bezahlvorgang zusätzlich vor Missbrauch und Manipulation geschützt wird. Es versteht sich, dass die hier beschriebene erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe beziehungsweise das hier beschriebene erfindungsgemäße Mautbezahlsystem weitere Empfänger und Sender aufweisen können, beispielsweise für ein GNSS (globalen Navigationssatellitensystem)-basiertes Mautbezahlsystem.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande oder zu Wasser, insbesondere in Zügen, Schiffen und Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und / oder Dachscheibe.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.
eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe,
eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' nach Figur 1 A, eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe,
eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' nach Figur 2B, und
ein detailliertes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Mautbezahlsystems.
Figur 1 A zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausgestaltung einer
erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe 100. Figur 1 B zeigt eine
Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' der erfindungsgemäßen
Fahrzeugantennenscheibe 100 aus Figur 1 A. Die Fahrzeugantennenscheibe 100 umfasst hier beispielsweise eine Scheibe 1 , die als Verbundscheibe aus einer
Innenscheibe und einer Außenscheibe ausgebildet ist, wobei die Innenscheibe und die Außenscheibe über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Fahrzeugantennenscheibe 100 ist beispielsweise die Windschutzscheibe eines Personenkraft- wagens. Die Abmessungen der Fahrzeugantennenscheibe 100 betragen beispielsweise 0,9 m x 1 ,5 m.
Die Draufsicht in Figur 1 A ist auf die außenseitige Oberfläche (I) der Scheibe 1 gerichtet, das heißt auf die außenseitige Oberfläche (I) der Außenscheibe, von außerhalb des Fahrzeugs aus betrachtet. Innenscheibe und Außenscheibe bestehen beispielsweise aus Natron-Kalkglas. Die Dicke der Innenscheibe beträgt beispielsweise 1 ,6 mm und die Dicke der Außenscheibe beträgt 2,1 mm. Es versteht sich, dass Innenscheibe und Außenscheibe auch gleich dick ausgebildet sein können. Die Zwischenschicht ist eine thermoplastische Zwischenschicht und besteht beispielsweise aus Polyvinylbutyral (PVB) mit einer Dicke von 0,76 mm.
Figur 1 B zeigt des Weiteren ein Mautbezahlsystem 300, welches die erfindungsgemäße Fahrzeugantennenscheibe 100 umfasst. Das Mautbezahlsystem 300 umfasst weiterhin einen Mautstellenempfänger 30 und einen Mautstellensender 31 . Es versteht sich, dass der Mautstellenempfänger 30 und der Mautstellensender 31 auch in einem Gerät mit einer gemeinsamen Sende- und Empfangsantenne ausgebildet sein können. Der Mautstellenempfänger 30 und der Mautstellensender 31 sind beispielsweise an einer Mautbake über einer Fahrbahn montiert, wobei die Empfangs- und Abstrahlcharakteristik von Mautstellenempfänger 30 und Mautstellensender 31 derart ausgerichtet ist, dass eine Funkkommunikation mit Fahrzeugen auf der Fahrbahn möglich ist. Der Mautstellensender 31 ist dazu eingerichtet, das erste Signal S1 auszusenden. Das erste Signal S1 enthält beispielsweise die Codierung einer Mautstelle. Der Mautstellenempfänger 30 ist dazu eingerichtet, das vierte Signal S4 zu empfangen. Mautstellenempfänger 30 und Mautstellensender 31 sind Teile eines Mauterfassungssystem und mit einer geeigneten Datenverarbeitungsanlage und einer Durchlasskontrollanlage, beispielsweise einer Schranke gekoppelt (hier nicht dargestellt).
Die Fahrzeugantennenscheibe 100 weist in einem oberen Bereich einen ersten Empfänger 10 und einen ersten Sender 1 1 auf. In diesem Beispiel sind der erste Empfänger 10 und der erste Sender 1 1 als ein Gerät mit einer gemeinsamen Antenne ausgebildet. Der erste Empfänger 10 ist dazu eingerichtet, ein erstes Signal S1 von einem Mautstellensender 31 zu empfangen; der erste Sender 1 1 ist dazu eingerichtet, ein viertes Signal S4 an einen Mautstellensender 31 zu senden. Das erste Signal S1 und das vierte Signal S4 sind kurzreichweitige Funksignale und in diesem Beispiel ein DSRC-Signal, beispielsweise nach dem μWave-Standard gemäß EN 12253 mit einer Trägerfrequenz von 5,8 GHz.
Die Fahrzeugantennenscheibe 100 weist in einem unteren Bereich einen zweiten Empfänger 20 und einen zweiten Sender 21 auf. In diesem Beispiel sind der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 als ein Gerät mit einer gemeinsamen Antenne ausgebildet. Der erste Empfänger 20 ist dazu eingerichtet, ein drittes Signal S3 von einem Mobilfunkgerät 6 zu empfangen; der zweite Sender 21 ist dazu eingerichtet, ein zweites Signal S2 an ein Mobilfunkgerät 6 zu senden. Das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3 sind kurzreichweitige Funksignale und in diesem Beispiel ein NFC- Signal, beispielsweise mit einer Trägerfrequenz von 13,56 MHz. Der zweite Empfänger 20 und der zweite Empfänger 21 sind beispielsweise mit einem maximalen Abstand von 25 cm von der Unterkante U der Fahrzeugantennenscheibe 100 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Mobilfunkgerät 6 in einfacher Weise an oder auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet sein kann und sich damit innerhalb der nur geringen Reichweite des NFC-Signals befindet.
In diesem Beispiel verfügt das Mobilfunkgerät 6 über eine Sende- und Empfangseinheit für ein NFC-Signal. Es versteht sich, dass das Mobilfunkgerät 6 auch über andere Frequenzbereiche und Übertragungsstandards mit der Fahrzeugantennenscheibe 100 kommunizieren kann, beispielsweise über WLAN oder Bluetooth. Eine Kommunikation über NFC ist besonders vorteilhaft, da wegen der kurzen Reichweite des NFC-Signals eine Manipulation der Kommunikation zwischen Mobilfunkgerät 6 und Fahrzeugantennenscheibe 100 weitestgehend ausgeschlossen werden kann und so der Bezahlvorgang sicher und vor Missbrauch geschützt durchgeführt werden kann.
Der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 sind über einen oder mehrere Signalleiter 8 mit einem Signalwandler 5 elektrisch leitend verbunden. Der Signalwandler 5 ist mit einer Spannungsversorgung 9 elektrisch leitend verbunden. Der Signalwandler 5 wandelt das erste Signal S1 (hier ein DSRC-Signal mit einer Frequenz von 5,8 GHz) in ein zweites Signal S2 (hier ein NFC- Signal mit einer Frequenz von 13,56 MHz). Des Weiteren wandelt der Signalwandler 5 ein drittes Signal S3 (hier ein NFC-Signal mit einer Frequenz von 13,56 MHz) in ein viertes Signal S4 (hier ein DSRC-Signal mit einer Frequenz von 5,8 GHz). Der Signalwandler 5 ermöglicht somit die Kommunikation zwischen dem Mautstellensystem des Mautstellenbetreibers und dem Mobilfunkgeräts 6 des Fahrzeugnutzers.
Im dargestellten Beispiel nach den Figuren 1 A und 1 B sind der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 jeweils in das Innere der Scheibe 1 einlaminiert, das heißt zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe angeordnet. Der Signalwandler 5 ist beispielsweise auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe 1 angeordnet und beispielsweise durch eine Kameraabdeckung, eine Abdeckung eines Kommunikationsfensters oder eines Rückspiegels verdeckt. Die Signalleiter 8, die die Empfänger 10,20 mit den Sender 1 1 ,21 elektrisch leitend verbinden, sind beispielsweise Mikrostreifenleiter aus jeweils zwei Kupferflachleitern. Es versteht sich, dass der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und/ oder der zweite Sender 21 auch auf der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe 1 angeordnet sein können. Der Signalwandler 5 kann bei geeigneter flacher Bauweise auch innerhalb der Scheibe 1 einlaminiert sein.
Figur 2A zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe 100 und Figur 2B eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' nach Figur 2A. Die Figuren 2A und 2B entsprechen in Form und Material im Wesentlichen den Figuren 1 A und 1 B, so dass im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird
Im hier dargestellten Ausgestaltungsbeispiel sind sowohl der erste Empfänger 10, der erste Sender 1 1 , der zweite Empfänger 20 und der zweite Sender 21 sowie der Signalwandler 5 gemeinsam in einer Baueinheit im unteren Bereich der Scheibe 1 auf der innenseitigen Oberfläche IV der Scheibe 1 angeordnet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Signalleiter 8, die Empfänger 10,20, Sender 1 1 ,21 und Signalwandler 5 miteinander verbinden, kurz gehalten werden können oder sogar entfallen können.
Des Weiteren weist die Scheibe 1 einen Freigabeschalter 7 auf. In diesem Beispiel ist der Freigabeschalter 7 ein kapazitiver Tastsensor, der in die Scheibe 1 integriert ist. Der kapazitive Tastsensor umfasst beispielsweise eine Leiterschleife, die zwischen Innenscheibe und Außenscheibe oder auf der innenseitigen Oberfläche III der Scheibe 1 eingelegt, aufgeklebt oder aufgedruckt ist. Der kapazitive Tastsensor kann auch ein Bereich einer elektrisch leitfähigen Beschichtung der Scheibe 1 sein, der durch beispielsweise Laserablation von der umgebenden elektrisch leitfähigen Beschichtung elektrisch isoliert wurde. Der Freigabeschalter 7 ist mit dem Signalwandler 5 elektrisch leitend verbunden. Die Elektronik des Signalwandlers 5 ist in diesem Beispiel derart ausgebildet, dass ein Schaltsignal des Freigabeschalters 7 in ein zweites Signal S2, beispielsweise mit einer„Freigabe"-Codierung gewandelt wird und an das
Mobilfunkgerät 6 gesendet wird. Im Mobilfunkgerät 6 kann dann mit Hilfe der
Information, ob der Freigabeschalter 7 geschaltet wurde (das heißt durch den Eingang der ,,Freigabe"-Codierung) oder nicht, ein Bezahlvorgang ausgelöst werden oder nicht.
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Mautsystems 300.
In einem Schritt a) wird ein erstes Signal S1 von dem Mautstellensender 31 einer Mautbake ausgesendet. Typischerweise senden Mautstellensender 31 periodische Signale, sogenannte„beacons" aus, die geeigneten Empfängern das Vorhandensein des Senders mitteilen. Das erste Signal S1 kann beispielsweise eine Codierung enthalten, mit der die Mautstelle eindeutig identifiziert werden kann.
In einem Schritt b) wird das erste Signal S1 von dem ersten Empfänger 10 der Fahrzeugantennenscheibe 100 empfangen und an einen Signalwandler 5 geleitet, beispielsweise über einen Signalleiter 8. Gelangt also ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantennenscheibe 100 in den Sendebereich des
Mautstellensenders 31 , so kann der erste Empfänger 10 das von dem
Mautstellensender 31 ausgesandte erste Signal S1 empfangen. Das erste Signal S1 wird dann über einen Signalleiter 8 dem Signalwandler 5 zugeführt.
In einem Schritt c) wird das erste Signal S1 durch den Signalwandler 5 in ein zweites Signal S2 gewandelt und an einen zweiten Sender 21 geleitet. Durch den Signalwandler 5 ist eine Kommunikation zwischen der Mautstelle und dem Mobilfunkgerät 6 möglich, obwohl unterschiedliche Frequenzbereich, Kommunikationsstandards und Reichweiten der Funksignale miteinander kombiniert werden. Das zweite Signal S2 enthält beispielsweise die Codierung des ersten Signals S1 , benützt aber eine andere Trägerfrequenz. In einem Schritt d) wird das zweite Signal S2 von dem zweiten Sender 21 ausgesendet und von einem Mobilfunkgerät 6, beispielsweise einem Smartphone, empfangen. Das Mobilfunkgerät 6 verfügt über eine geeignete Empfangseinheit für den Frequenzbereich und den Kommunikationsstandard des zweiten Signals S2 und beispielsweise über eine NFC-Schnittstelle. Des Weiteren verfügt das Mobilfunkgerät 6 über ein geeignetes Datenverarbeitungsprogramm, beispielsweise in Form einer Anwendungssoftware (Application Program, Kurzform:„Appe¬ ln einem Schritt e) wird durch ein Datenverarbeitungsprogramm im Mobilfunkgerät 6 ein Bezahlvorgang durchgeführt und bei erfolgreichem Abschluss des Bezahlvorgangs ein„bezahlf'-Signal als drittes Signal S3 vom Mobilfunkgerät 6 an einen zweiten Empfänger 20 gesendet. Das„bezahlf'-Signal ist beispielsweise eine Codierung, die eine Identifikation des Mobilfunkgeräts 6 und/oder den positiven Abschluss des Bezahlvorgangs enthält.
In einem Schritt f) wird das dritte Signal S3 von einem zweiten Empfänger 20 empfangen und an den Signalwandler 5 weitergeleitet.
In einem Schritt g) wird das dritte Signal S3 durch den Signalwandler 5 in ein viertes Signal S4 gewandelt und an einen ersten Sender 1 1 weitergeleitet. Das vierte Signal S4 enthält beispielsweise die Codierung des dritten Signals S3, benützt aber eine andere Trägerfrequenz.
In einem Schritt h) wird das vierte Signal S4 von dem ersten Sender 1 1 ausgesendet.
In einem Schritt i) wird das vierte Signal S4 von dem Mautstellenempfänger 30 empfangen. Das empfangene Signal S4 wird anschließend vom Mautstellenempfänger 30 einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt, die das vierte Signal S4 auswertet. Enthält das vierte Signal S4 eine Codierung für einen erfolgreichen Bezahlvorgang („bezahlf'-Signal), so wird eine Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht. Dies bedeutet, dass die Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht wird, beispielsweise durch Anheben einer Schranke oder Beseitigen einer anderen geeigneten Barriere.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird im Schritt e) geprüft, ob zuvor der
Freigabeschalter 7 betätigt wurde, bevorzugt ob innerhalb einer Zeitdauer t von kleiner oder gleich 300 s, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 30 s, vor Durchführung des Schritts e), wenn der Freigabeschalter 7 betätigt wurde. Nur wenn der Freigabeschalter 7 betätigt wurde, wird ein Bezahlvorgang durchgeführt und bei erfolgtem Bezahlvorgang ein„bezahlf'-Signal als drittes Signal S3 gesendet.
Bezugszeichenliste
1 Scheibe
5 Signalwandler
6 Mobilfunkgerät
7 Freigabeschalter
8 Signalleiter
9 Spannungsversorgung
10 erster Empfänger
1 1 erster Sender
20 zweiter Empfänger
21 zweiter Sender
30 Mautstellenempfänger
31 Mautstellensender
100 Fahrzeugantennenscheibe
300 Mautbezahlsystem
A-A' Schnittlinie
S1 erste Signal
S2 zweites Signal
S3 drittes Signal
S4 viertes Signal
U Unterkante
I außenseitige Oberfläche der Scheibe 1
IV innenseitigen Oberfläche der Scheibe 1

Claims

Patentansprüche
1 . Fahrzeugantennenscheibe (100) für ein Mautbezahlsystem (300), umfassend:
- eine Scheibe (1 ),
- einen ersten Empfänger (10) zum Empfang eines ersten Signals (S1 ) von einem Mautstellensender (31 ),
- einen Signalwandler (5) zum Umwandeln des ersten Signals (S1 ) in ein zweites Signal (S2) und zum Umwandeln eines dritten Signals (S3) in ein viertes Signal (S4),
- einen zweiten Sender (21 ) zum Senden des zweiten Signals (S2) an ein Mobilfunkgerät (6),
- einen zweiten Empfänger (20) zum Empfang des dritten Signals (S3) von dem Mobilfunkgerät (6),
- einen ersten Sender (1 1 ) zum Senden des vierten Signals (S4) an einen Mautstellenempfänger (30)
wobei die Empfänger (10,20) und die Sender (1 1 ,21 ) zum Empfangen und Senden kurzreichweitiger Funksignale (S1 -S4) ausgebildet sind.
2. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach Anspruch 1 , wobei der erste Empfänger (10) und der erste Sender (1 1 ) für das Empfangen und das Senden von Signalen (S1 ,S4) im DSRC (Dedicated Short Range Communication)-Bereich, bevorzugt μ^ΝΆ- ve-DSRC gemäß EN 12253 spezifiziert für 5,8 GHz oder EN 302 571 spezifiziert für 5,9 GHz, oder im WLAN(Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, besonders bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 p eingerichtet sind.
3. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der zweite Empfänger (10) und der zweite Sender (1 1 ) für das Empfangen und das Senden von Signalen (S2,S3) im NFC(Near Field Communication)-Bereich, bevorzugt gemäß ISO/IEC 13157, ISO/IEC 16353, ISO/IEC 22536 oder ISO/IEC 28361 , im
WLAN(Wireless Local Area Network)-Bereich, bevorzugt gemäß IEEE-802.1 1 spezifiziert für 2,4 GHz, 5 GHz oder 60 GHz, oder im Bluetooth, bevorzugt gemäß IEEE 802.15.1 , eingerichtet sind.
4. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Signalwandler (5) mit dem ersten Empfänger (10), dem ersten Sender (1 1 ), dem zwei- ten Empfänger (20) und dem zweiten Sender (21 ) durch mindestens einen Signalleiter (8) elektrisch leitend verbunden ist.
5. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Scheibe (1 ) eine Verbundscheibe zur Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung ist, umfassend:
- eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenseitigen Oberfläche (IV),
- eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II),
- mindestens eine Zwischenschicht, die die innenseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe mit der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe verbindet.
6. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Empfänger (10) dazu eingerichtet ist, ein erstes Signal (S1 ) zu empfangen, das von außen auf die außenseitige Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) eintrifft, der erste Sender (1 1 ) dazu eingerichtet ist, ein viertes Signal (S4) von der Scheibe (1 ) nach außen zu senden, der zweite Empfänger (20) dazu eingerichtet ist, ein drittes Signal (S3) zu empfangen, das von innen auf die innenseitige Oberfläche (I) der Scheibe (1 ) eintrifft, und der zweite Sender (21 ) dazu eingerichtet ist, ein zweites Signal (S2) von der Scheibe (1 ) nach innen zu senden.
7. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Empfänger (10), der erste Sender (1 1 ), der zweite Empfänger (20), der zweite Sender (21 ) und/oder der Signalwandler (5) zwischen der Innenscheibe und der Außenscheibe oder an der innenseitigen Oberfläche (IV) der Scheibe (1 ) angeordnet sind.
8. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Scheibe (1 ) eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs ist und der zweite Empfänger (20) und der zweite Sender (21 ) im Bereich der Unterkante der Scheibe (1 ), bevorzugt mit einem Abstand kleiner oder gleich 30 cm von der Unterkante U der Scheibe (1 ) angeordnet ist.
9. Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 wobei der erste Empfänger (10), der erste Sender (1 1 ), der zweite Empfänger (20) und/oder der zweite Sender (21 ) aus
einer gedruckten und eingebrannten elektrisch leitfähigen Paste, bevorzugt eine silberhaltige Siebdruckpaste und/oder
einer elektrisch leitfähigen Folie, bevorzugt eine Metallfolie und insbesondere eine Kupfer-, Silber-, Gold- oder Aluminiumfolie und/oder
einer elektrisch leitfähigen Struktur, die aus einer elektrisch leitfähigen Schicht durch einen beschichtungsfreien Trennbereich, insbesondere eine beschichtungsfreie Trennlinie, von der umgebenden Schicht elektrisch isoliert ist, bestehen.
10. Mautbezahlsystem (300), umfassend:
eine Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
- einen Mautstellensender (31 ), der ein erstes Signal (S1 ) an einen ersten Empfänger (10) der Fahrzeugantennenscheibe (100) sendet,
- einen Mautstellenempfänger (30), der ein von einem ersten Sender (1 1 ) der Fahrzeugantennenscheibe (100) gesendetes viertes Signals (S4) empfängt und
- ein Mobilfunkgerät (6), das ein von einem zweiten Sender (21 ) der Fahrzeugantennenscheibe (100) gesendetes zweites Signal (S2) empfängt und ein drittes Signal (S3) an einen zweiten Empfänger (20) der Fahrzeugantennenscheibe (100) sendet, wobei das Mobilfunkgerät (6) als drittes Signal (S3) ein„bezahlf'-Signal an den zweiten Empfänger (20) sendet, wenn der Bezahlvorgang durchgeführt wurde.
1 1 . Mautbezahlsystem (300) nach Anspruch 10, wobei ein Freigabeschalter (7) mit dem Signalwandler (5) elektrisch leitend verbunden ist und bei Betätigung des Freigabeschalters (7) ein„Freigabe"-Signal als zweites Signal (S2) aussendet.
12. Verfahren zum Betreiben eines Mautbezahlsystem (300), wobei:
a) ein erstes Signal (S1 ) von einem Mautstellensender (31 ) ausgesendet wird, b) das erste Signal (S1 ) von einem ersten Empfänger (10) einer Fahrzeugantennenscheibe (100) empfangen und an einen Signalwandler (5) geleitet wird,
c) das erste Signal (S1 ) durch den Signalwandler (5) in ein zweites Signal (S2) gewandelt wird und an einen zweiten Sender (21 ) geleitet wird,
d) das zweite Signal (S2) von dem zweiten Sender (21 ) ausgesendet wird und von einem Mobilfunkgerät (6) empfangen wird, e) durch ein Datenverarbeitungsprogramm im Mobilfunkgerät (6) ein Bezahlvorgang durchgeführt wird und bei erfolgreichen Abschluss des Bezahlvorgang ein„bezahlf'- Signal als drittes Signal (S3) vom Mobilfunkgerät (6) gesendet wird,
f) das dritte Signal (S3) von einem zweiten Empfänger (20) empfangen wird und an den Signalwandler (5) weitergeleitet wird,
g) das dritte Signal (S3) durch den Signalwandler (5) in ein viertes Signal (S4) gewandelt wird und an einen ersten Sender (1 1 ) weitergeleitet wird,
h) das vierte Signal (S4) von dem ersten Sender (1 1 ) ausgesendet wird, i) das vierte Signal (S4) von einem Mautstellenempfänger (30) empfangen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei in einem weiteren Schritt j) geprüft wird, ob das vierte Signal (S4) ein„bezahlf'-Signal ist und falls das vierte Signal (S4) ein„bezahlf'-Signal ist, die Durchfahrt durch die Mautstelle ermöglicht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei in Schritt e) geprüft wird, ob innerhalb einer Zeitdauer t von kleiner oder gleich 300 s, bevorzugt kleiner oder gleich 30 s ein Freigabeschalter (7) betätigt wurde, und nur wenn der Freigabeschalter (7) betätigt wurde, ein Bezahlvorgang durchgeführt wird.
15. Verwendung der Fahrzeugantennenscheibe (100) nach einen der Ansprüche 1 bis 9 in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheiben und/oder Dachscheibe.
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