(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速道路等の出入口に設置された据置型端末との間で車両の通過情報についての情報通信を行う通信処理部を備え、前記情報通信に基づいて着脱自在に装着されたＩＣカードに前記高速道路等の利用料金等を記憶する車両搭載通信端末装置において、
前記据置型端末側に設置された入口側センサが車両の通過を検出する前では前記通信処理部は前記前記据置型端末からの信号によって通信を切断して交信待機状態とし、前記据置型端末側に設置された入口側センサが車両の通過を検出すると前記通信処理部と前記据置型端末との通信を継続状態とし、このとき前記通信処理部は前記据置型端末から受信する受信信号の電界強度が予め定められた通信開始レベルより高いときに前記据置型端末と通信を開始し、通信が開始されて前記受信信号の電界強度が前記通信開始レベルより低い電界強度である予め定められたＲＦ通信能力レベルに達するまでは通信を継続すること
を特徴とする車両搭載通信端末装置。
【請求項２】
請求項１において、前記通信開始レベルが−７０ｄＢｍ以上で−６０ｄＢｍ以下のレベルに設定され、前記ＲＦ通信能力レベルが−７０ｄＢｍ以下で−８０ｄＢｍ以上のレベルであるように設定されたことを特徴とする車両搭載通信端末装置。
【請求項３】
請求項１において、前記通信開始レベルと前記ＲＦ通信能力レベルとの差が１０ｄＢｍから２０ｄＢｍであるように設定されたことを特徴とする車両搭載通信端末装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかにおいて、前記ＲＦ通信能力レベルは通信エリアを設定する入口側センサから少なくとも２ｍ以内に車両が達した時の電界強度の値であることを特徴とする車両搭載通信端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載され、高速道路等の出入口に設置される据置型端末装置との間で車両の通過情報についての情報通信を行う通信端末装置すなわち料金支払い装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路の出入口を車両が通過し、料金を支払うシステムにおいて、従来のチケットに代えて車両通過情報を車両に搭載した通信端末装置と料金所に設置される据置型端末装置との間で授受して料金を自動支払いし、料金所をノンストップで通過し、時間の節約を行うことが提案され、一部の国ではこれらのシステムが実用に供されている。
【０００３】
特開平１０−３２０５１４号公報には、移動体に搭載される移動体用通信装置であって、アンテナと、情報記録カードと通信を行うための通信手段と、前記アンテナと電気接続され移動体の外部と通信を行うとともに、前記通信手段と電気接続され前記通信手段を介して前記情報記録カードに対しデータの読み書きを行う回路を有する回路基板と、前記回路基板を収納するケースとを備え、前記ケースは、第１のケース部材と、この第１のケース部材と接合されて前記回路基板を密閉的に収納する第２のケース部材とを有しており、前記第２のケース部材の外側に前記情報記録カードを保持するカード保持手段を備え、前記通信手段は、前記情報記録カードが前記カード保持手段に保持されているときに、前記情報記録カードとコンタクトレスで通信を行う移動体用通信装置が記載されている。
【０００４】
また、特開平９−２０４５０１号公報には、前記遠隔操作器をプリペイドカード仕様のＩＣカードの装着が可能なように構成し、この遠隔操作器に、ＩＣカードの装着の有無を検出する検出手段と、この検出手段がＩＣカードの装着無しを検出したときにこれを報知するカード無し報知手段とを設けた車両用遠隔操作装置が記載されている。また、特開平８−２３５４９０号公報には自動料金所収受システムが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、料金所の車両通行口の上方に設けられる料金授受のための案内板であるデザインガントリのＲＦ波反射の影響をなくし、確実に料金授受処理を行うことのできる車両搭載通信端末装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は据置端末装置に対し反射ＲＦ波の影響を少なくしたＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  無線周波数）モジュールを提供し、これによって確実に通信授受を行うことのできる通信端末装置を提供する。
【０００７】
本発明は、具体的には次に掲げる装置を提供する。
【０００８】
本発明は、車両に搭載され、据置型端末との間で車両の通過情報についての情報通信を行う車両搭載通信端末装置において、ケース体にＩＣカードを出し入れ可能に搭載し、ＩＣカードに格納した情報の読み出し、書き込み可能な薄型形状のＩＣカードリードライターと、通信制御を行う通信処理部と、およびＲＦモジュールとを備え、据置型端末との間での車両の通過情報についての通信開始レベルである電界強度とＲＦ通信能力レベルである電界強度とを有し、該ＲＦ通信能力レベルを、通信エリアを設定する入口側センサから少なくとも２ｍ以内に車両が達したときに、−７０ｄＢｍ以下で−８０ｄＢｍ以上であるように設定している車両搭載通信端末装置を提供する。
【０００９】
本発明は、車両に搭載され、据置型端末との間で車両の通過情報についての情報通信を行う車両搭載通信端末装置において、ケース体にＩＣカードを出し入れ可能に搭載し、ＩＣカードに格納した情報の読み出し、書き込み可能な薄型形状のＩＣカードリードライターと、通信制御を行う通信処理部と、およびＲＦモジュールとを備え、据置型端末との間での車両の通過情報についての通信開始レベルである電界強度とＲＦ通信能力レベルである電界強度とを有し、該ＲＦ通信能力レベルを、通信エリアを設定する入口側センサから少なくとも通信エリアの長さの１／２以内に車両が達したときに、−７０ｄＢｍ以下で−８０ｄＢｍ以上であるように設定している車両搭載通信端末装置を提供する。
【００１０】
本発明は、更に前記通信開始レベルを−７０から−６０ｄＢｍのいずれかのレベルに設定する。
【００１１】
ここで、ＲＦ通信能力とは、ＲＦ通信を行うことのできる限界を示す実力である電界の強さを言う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施例である通信端末装置の組立前の構成図である。図において、当該通信端末装置は、上ケース１，下ケース２，ＩＣカード３，ＩＣカードリードライター４，メイン基板５，ＲＦモジュール６および表示装置であるＬＣＤモジュール２０から構成される。メイン基板５上にはＲＦモジュール６，ＬＣＤモジュールが載置され、更にブザー１５，テスト端子１６が載置される。
【００１４】
図２は、メイン基板５の詳細を示す。
【００１５】
メイン基板５の表側には、ブザー１５，テスト端子１６および電源部１７が配設される。ブザー１５，テスト端子１６および電源部１７の３波コイル１８は高さを有しているので、表側の右方部に集中して配設される。またメイン基板５の裏側には通信処理部２５が平坦状をなして配設される。通信処理部２５と結ぶ通信コネクタ６１が設けてあって後述するモジュールコネクタ８と結線され、情報の授受がなされる。図１において、ＲＦモジュール６はモジュール基板９を備え、その上にアンテナ１０，薄板モジュールシールド７，メイン基板シールド１２、およびモジュールコネクタ８が置かれて一体化され、１つのまとまった部品を構成する。メイン基板シールド１２は薄板モジュールシールド７よりも面積が大きく、大きなシールド機能を有する。ＲＦモジュール６は分離可能な薄板２３上に載置される。薄板２３は、垂直方向に延びる板抜きによって形成されたモジュールブラケット１４を備える。モジュールブラケット１４は４つのブラケット１４ａ，１４ｂから成り、片側にそれぞれ２個配置される。アンテナ１０に対向する形でＲＦモジュールを載置する薄板２３の前方に設けられるブラケット１４ａは、シールド７に対向する形で薄板２３の後方に設けられるブラケット１４ｂの長さよりも長さが長く形成されており、これによってモジュール基板９、すなわちＲＦモジュール６はメイン基板５に対して鋭角である角度を持った配置とされる。ＲＦモジュール６をメイン基板５に対して角度を持つ配置とすれば足り、ブラケット１４の位置は重要ではなく、また１つの長細い板状にしても角度を持った配置は可能である。従って、ここではこれら総称して傾斜形成部材と呼ぶ。後述するように、ＲＦモジュール６、すなわちＲＦモジュール基板９上にあるアンテナ１０はメイン基板５に対して傾斜を持つことによってＲＦモジュール基板９の垂直方向である通信方向はメイン基板５に対して垂直より左方に傾いたものとなり指向性が与えられる。これによって通信状態がよくなる。この指向性は薄板モジュールシールド７の作用によって更に相乗される。
【００１６】
結合される上下ケースからなるケース体を有し、ＩＣカードを出し入れ可能に搭載して、ＩＣカードに格納した情報の読み出し、書き込み可能な薄型形状のＩＣカードリードライター機能部と通信制御を行う通信処理部とを備えた回路基板を有し、アンテナ，アンテナからの通信方向に指向性を与えるシールド傾斜形成部材およびモジュール基板を含むＲＦモジュールを前記回路基板に対して傾斜させて配設したことになる。この場合、回路基板は、薄型形状のＩＣカードリードライター４と前記通信処理部を備えたメイン基板５からなる。
【００１７】
ＬＣＤモジュール２０は操作ボタン２８（２８ａ，２８ｂ）を備え、メイン基板５とは別体に構成され、後述するようにＩＣカードリードライター４上に載置される。ＬＣＤモジュール２０には、メイン基板５上に設けた通信処理部２５の処理結果、例えば車両通過のために精算された料金が表示される。ＬＣＤモジュール２０は、操作ボタン１８（１８ａ，１８ｂ）を有する。１８ａはエンター（確定）ボタンで、１８ｂはメニューボタンである。その表面に液晶表示装置の表示面７０を有する。
【００１８】
ＬＣＤモジュール２０は表示面７０に数字や文字を表示させる。ＬＣＤモジュール２０は内部にバックライトを有している。ＬＣＤモジュール２０が内部にライトを有する理由は次の通りである。自動車の運転中に短時間で表示内容を読み取るのに適していること、また視界を妨げないように小型化しているが、表示面が小さくても読み取り易いこと、夜の運転時に運転席を暗くしていても読み取り易いことである。
【００１９】
表示面７０の横に操作ボタン２８ａ，２８ｂが設けられている。この実施形態では操作スイッチ１８は表示部分の左側にあるが、右側に設けても良い。
【００２０】
本実施例の如く左側に設ける理由は、通信端末装置が車の視界の妨げになり難い、運転席と助手席の間のダッシュボード上に置かれることを想定し、その位置で左手で運転者が操作することにより表示が手の陰になり難いようにするためである。この配置によれば表示面７０の表示を見ながら操作可能となる。
【００２１】
上ケース１は、ＬＣＤモジュール２０を収納するためのＬＣＤモジュール開口部２６を有し、またテスト端子１６を露出させるためのテスト端子開口部２７を有する。テスト端子開口部２７は、テスト端子１６の接続用である。この穴の内側にテスト端子１６が設けられている。このテスト端子１６により通信端末装置の故障診断や調整、またプログラムのバージョンアップが可能となる。更に操作ボタン２８ａ，２８ｂ収納のための操作ボタン孔２９を有し、ブザー１５からの警告音を出すための薄布で塞がれた警告音孔３０を有する。また、アンテナの窓となるメッキの施されない区域１９が設けてある。
【００２２】
ＩＣカードリードライター４は、ＩＣカード３を格納するようにその内部に格納室３１及びそのＩＣカード入口部３６を持った細長い矩形状の平たい箱状のＩＣカード格納部１３とＩＣカード３へのリードおよび書き込みを行う処理部３２を有し、ＩＣカード格納部１３の中央部に窓部３３を有する。
【００２３】
下ケース２は前方にＩＣカード３を挿入するためのＩＣカード挿入口部３５を有し、上面が開放される。このＩＣカード挿入口部３５はＩＣカードリードライター４のＩＣカード入口部３６と連接可能とされ、ＩＣカード挿入口部３５を案内としてＩＣカード３を格納室３１に格納せしめることになる。ＩＣカードはＩＣカード保持機構（図示せず）によってＩＣカードリードライター４に格納・保持され、ＩＣカード戻しボタン２１によってスプリングの機能が作用し、ＩＣカード３をその一部を外部に露出させて抜き取りが可能とされる。すなわち、ＩＣカードリードライター４内にはＩＣカード戻し機能が備え付けられている。
【００２４】
上下ケース１，２は嵌合されて一体化結合され、更に１カ所のビース止めによって結合は離れることがないようにされる。
【００２５】
以上のような構成になる上ケース１，メイン基板５，ＲＦモジュール６，ＬＣＤモジュール２０，ＩＣカードリードライター４および下ケース２は一体的に組み立てられ、上下ケース１，２は結合される。この際に、ＩＣＤモジュール２０はＩＣＤモジュール開口部２６に収納されて上ケース１によって下ケース２に押さえつけられて固定される。また、この組み立てによってアンテナ１０は、上ケース１のアンテナ通信部３５の下端に位置される。組み立てられた通信端末装置の下ケース１にはその下端部には取り付け具２２が設けられて車両のダッシュボード（図示せず）にビス止めによって固着される。この取り付け具２２には取り付け角度調整ブラケット４１を設けて通信端末装置、すなわちアンテナ１０の通信方向を調整するようにしてもよい。これによって、アンテナ１０の指向性はモジュールブラケット１４ａ，１４ｂおよびモジュールシールド７の作用によるばかりでなく、取り付け角度調整ブラケット４１によっても調整されることによってＥＴＣアンテナ（後述）との通信の確実性を増すことができるようになる。
【００２６】
図４に下ケース２および取り付け具２２の詳細構造である一例を示す。下ケース２にはＩＣカードリードライター４およびメイン基板５をそれぞれ保持するボス５１（第１）（５１ａ，５１ｂ），（第２）５２（５２ａ，５２ｂ），サポート台５３（５３ａ，５３ｂ）およびメイン基板挿入案内ボス５４（５４ａ，５４ｂ）が設けられる。ボス５１ａ，５１ｂはツメ部（第１）５５ａ，５５ｂを有し、ＩＣカードリードライター４をしっかりと固定することができる。また、ボス５２ａ，５２ｂはツメ部（第２）５６ａ，５６ｂを有し、メイン基板５をしっかりと固定することができる。ボスを総称して保持体と呼ぶ。
【００２７】
ＬＣＤモジュール２０の後側にメイン基板５やＲＦモジュール６が配置されている。これにより通信端末装置の高さを低く押さえることができる。またメイン基板５の一方の面にＲＦモジュール６４を固定し、他方の面（カードリーダライター側の面）にＣＰＵや通信制御ＬＳＩを配置している。この配置によりメイン基板をカードリーダライターに接近させて配置できる。全体としてＬＣＤモジュール２０の後方の空間を有効に利用でき、装置の高さを低く押さえることができる。
【００２８】
次に図５および図６を使用して組み立てについて説明する。
【００２９】
図５に示すように、独立体として形成されたＩＣカードリードライター４は下ケース２にボス５１ａ，５１ｂのツメ部５５ａ，５５ｂを使用して固定される。従って、ツメ部５５ａ，５５ｂをはずせば取り出し可能となる。この時に、下ケース２のＩＣカード挿入口部３５の挿入口とＩＣカードリードライター４のＩＣカード入口部３６の入口とは連接され、ＩＣカード３の格納室３１への円滑な格納を可能とする。
【００３０】
このようにして形成された下ケース２とＩＣカードリードライター４との一体ユニットにメイン基板挿入案内ボス５４ａ，５４ｂを使用してメイン基板５が挿入，保持され、ボス５２ａ，５２ｂのツメ部５６ａ，５６ｂによってしっかりと固定される。従って、ツメ部５６ａ，５６ｂをはずすと一体ユニットから取り外すことが可能となる。メイン基板５はＩＣカードリードライター４よりも短くされており、ＩＣカードリードライター４の前方上方部はＬＣＤモジュール２０設置のための空間とされる。この空間にＬＣＤモジュール２０が配設されて図６に示すように下ケース２，ＩＣカードリードライターおよびＬＣＤモジュール２０の一体化がなされる。
【００３１】
図６に示すように、モジュール基板９にアンテナ１０，シールド７ａ，７ｂおよびモジュールコネクタ８が載置されてＲＦモジュール６が構成され、ブラケット１４ａ，１４ｂを備えた薄板２３と組み合わせて一体化され、ブラケット１４ａ，１４ｂの止め部５１（５１ａ，５１ｂ）がメイン基板５の止め部５２（５２ａ，５２ｂ）に係合されて固定される。この場合に、ボス５２ａ，５２ｂおよびボス５１ａ，５１ｂの背の高さ，ツメ５５ａ，５５ｂおよび５６ａ，５６ｂの固定高さによってＩＣカードリードライター４とメイン基板５とは別個独立に、すなわち両者間に間隙を置いて分離されて配設される。これによって回路基板からの熱放散が充分に行われる。両者を接触しておくこともできるが、構成としては両者は独立体とされ、電気結線される。ＩＣカード３を入れた状態メニューボタン２８ｂを操作すると通信端末装置の機能を示すメニューが表示される。メニューボタン２８ｂを押す毎にメニューの内容が順にシフトする。希望のメニューが表示された状態でエンターボタン２８ａを押すとメニューが選択される。
【００３２】
メニューには利用明細情報と音量調整が含まれている。利用明細情報のメニューが表示された状態でエンターボタン２８ａを押すと利分明細情報のメニューが選択され、最新の支払い情報が表示される。更にこの状態でメニューボタン２８ｂを押すとその前の支払時の情報が表示される。このように利用明細情報のメニューが選択されると、メニューボタン２８ｂの操作で過去の支払時を遡ることができる。過去の支払時の選択はメニューボタン２８ａで行う。選択された支払時の情報を表示することができる。例えば料金や利用区間，日時をメニューボタン２８ｂにより順に表示できる。料金などの情報の表示状態でエンターボタン２８ａを押すと利用明細情報のメニューが終了し、最初のメニューを選択する状態に戻る。
【００３３】
音量調整メニューの表示状態でエンターボタン２８ａを操作するとこのメニューが選択される。メニューボタン２８ｂの操作でブザーの音が大きくなったり小さくなったりする。エンターボタン２８ａで音量が確定され、このメニューを終了する。
【００３４】
通信端末装置の背面には、電源をつなぐ接続部，外部アンテナと接続するためのアンテナコネクターがある。また、車載ナビゲーションに接続するためのコネクターを設けてもよい。
【００３５】
図７は、本発明の他の実施例を示し、図１と同一の構成については同一の番号を付し、説明を省略する。図１と異なる点はＲＦモジュール６の構成において、アンテナ１０が外部に設けられることにある。従って、ＲＦモジュール６はメイン基板５の上に固着することができる。メイン基板５と一体化製作するのもよい。
【００３６】
外部に設けられるアンテナ１０は、基台７４上に載せて例えば車両のダッシュボードの上に配設され、ＲＦモジュール６の通信コネクター７５と結線される。これによって図１に示す例と同様の機能とすることができる。
【００３７】
図８は、料金所の据置型端末装置に設けたＥＴＣアンテナ６５と前述したアンテナである車載アンテナ１０との交信状態を示す。Ａは車載アンテナ１０からの送信信号を示し、ＢはＥＴＣアンテナ６５からの送信信号を示す。車載アンテナ１０は車両の水平面に対し、θ１＋θ２の角度をなしている。ここで、θ１≒１０ｄｅｇはメイン基板と通信端末装置のパネル取り付け面との角度であり、θ２≒７ｄｅｇはＲＦモジュール基板とメイン基板の角度である。これらの角度に加えて、車載アンテナ１０の送信方向はシールド７の影響を受けた方向となる。
【００３８】
ＥＴＣアンテナ６５からの送信信号はほぼ４５゜以内とされており、４５゜の地点で車載送信開始位置に至り、車載アンテナ１０の送信がＥＴＣアンテナ１０に受信され（Ａ１），ＥＴＣアンテナ１０からの車載アンテナ１０に向けて送信され（Ｂ１），車載アンテナ１０に受信される。車両は車両進行方向に移動し、車載器送信終了時点までにＡ２，Ｂ２に示すように交信がなされ、ＩＣカード３に記憶された情報が読み出されて通信処理部２５によって処理され、その結果はＬＣＤモジュール２０に料金表示され、またＩＣカード３に処理結果が書き込まれる。
【００３９】
ＥＴＣ送受信回路について説明する。
【００４０】
有料道路料金収受をノンストップで電子的に自動化するシステムは、料金所と有料道路使用車との間で、相互のマイクロ波（５．８ＧＨｚ）送受信により、車の通過した入口と出口間のルート料金，通過時刻などを記録するとともに、個人のＩＣカードで指定された金融機関を経て料金収受処理を行うシステムである。
【００４１】
料金所のゲートを通過する時間（３６ｍｓ／ｍ＝３６００ｓ／１００ｋｍ）の中で、交互に繰り返し下記の情報を交信記録する。
【００４２】
１）車から料金引き落としの個人情報を送信
２）料金所から入口と出口の通過時刻とその料金および引き落としに関する情報を送信
３）ＩＣカードのセキュリティチェックと引き落としと手続き
【００４３】
図９は、ＲＦモジュールに使用する回路を示す。図において、車からの送信情報Ｄａｔａ１０１は通信制御ユニット１０２を経て１０３の発振器１５ＭＨｚで変調し、１０４で分周位相比較し、さらに１０５のＶＣＯ（電圧制御発振回路）と１０６の２逓倍回路を経て５．８ＧＨｚを得ている。途中の低域フィルタ１０８，広域フィルタ１０７，増幅器ＡＭＰ１０９は搬送波のＳ／Ｎ改善策、１１０の信号切り替えＳｗｉｔｃｈ１、１１１のＳｗｉｔｃｈ２は送受信の切り替え機構である。搬送波を伝播する増幅器ＡＭＰ１２４は、送信信号をＳ／Ｎ改善用の低域フィルタＬＰＦ１２５と増幅器ＡＭＰ１２６を介して取り込み、搬送波に変調をかける。
【００４４】
料金所から受信する周波数は、Ｓ／Ｎ改善用のバンドパスフィルタＢＰＦ１１３の付いたアンテナ１１２から５．８ＧＨｚ−４０ＭＨｚで入り、混合器１１４で空中搬送波の５．８ＧＨｚを除いて、車載器内では４０ＭＨｚとし、１１５の復調器ＭＯＤで復調して受信情報として１０２へ入力し、料金などの引き落とし関連事項は表示パネルへ出力する。途中、増幅器ＡＭＰ１１６とＡＭＰ１１８、バンドパスフィルタＢＰＦ１１７はＳ／Ｎ改善用である。なお、ＩＣカードの金融関連のセキュリティチェックは、１１９のユニットで別系統の周波数を使用して行う。車載器回路の駆動ＤＣ電源は搭載しているバッテリから安定化回路５．０Ｖの１２２と３．３Ｖの１２３の２系統を用いている。
【００４５】
非常時のＥＴＣ関連の警報は、音声増幅器１２１の出力を、標準装備として車載のＡＶ用スピーカ１２０を用いて行う。識別符号記憶装置１２７は、金融関連のセキュリティを確保するための保護用である。
【００４６】
ところで、料金所の車両通行口の上方位置には、車両の通過を端末装置を使用し、ＩＣカードによる自動引落しを行うための説明文を掲載した案内板である、いわゆる「デザインガントリ」が設けてある。図１０に示すように、このデザインガントリ７１はＥＴＣアンテナ６５から発せられた交信信号、すなわちＲＦ波Ｂ２は路面７０で反射してデザインガントリ７１に至り、ここで更に反射して車載されたアンテナ１０によって受信されるという現象が見られる。このような現象は、車両通行口の上方に設けたほかの構造材によっても生じる。
【００４７】
通信エリアは入口側センサＳ１および出口側センサＳ２によって画定され、本来入口側センサＳ１が車両の通過したことを感知してＥＴＣアンテナ６５から交信信号をアンテナ１０に発し、出口側センサＳ２が車両の通過エリアの通過を感知する間に料金授受のための処理がなされる。しかしながら、前述したように反射したＲＦ波７２によって交信が開始されることになる。入口側センサＳ１の前方に生じるこの領域をここでは通信コントロールエリアと呼ぶ。この通信コントロールエリアでの交信を十分にコントロールしないと通信エリアでの交信がうまく行かず、料金授受処理が行われないままに車両が料金所を通過してしまうということが有り得る。
【００４８】
図１１において、料金授受処理の交信は、路側（ＥＴＣアンテナ６５）と車側の車載器（アンテナ１０）との間でまず路側からのＢＳＴ（Ｂｅｃｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｔａｂｌｅ）信号が発せられ、これに対し車載器からＶＳＴ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｔａｂｌｅ）が応答され、コネクションタイマーが作動してなされる。
【００４９】
入口側センサＳ１が作動してコネクションタイマーが作動し、ＡＣＴＩＯＮで示すように路側と車載器との間で交信がなされて料金授受処理が行われる。出口側センサＳ２によってコネクションタイマーが切れる期間は、通常１．０秒に設定され、路側からのエンドリクエストに対し、１．０秒のタイマー内にエンドレスポンスが来ないとリリース信号が送出され、交信は切断される。
【００５０】
これに先立って、前述したように反射ＲＦ波７２によってＢＳＴが発せられることになり、これに対し車載器からＶＳＴ応答され、交信信号の電界強度が通信開始レベル以上であるとコネクションタイマーが作動するが、ＲＥＬＥＡＳＥ信号すなわち切断信号が発せられて交信待機の状態になってやり直しに入る。すなわち、ＲＥＬＥＡＳ信号は、入口側センサＳ１通過前に通信を始めると通信を切断し、通信を終らせるＲＥＬＥＡＳＥコマンドである。これらの経過を図１１において、（イ）と示す。交信信号の電界強度が通信開始レベルを越えると、先述したようにコネクションタイマーが作動を継続した状態（ロ）以降となって料金授受処理がなされる。初期のＢＳＴ、ＶＳＴのやりとりにおいてエラーがあると、路側、車載器共信号を再送し、これを回数繰り返す。
【００５１】
前述した（イ）の状態において、ＲＥＬＥＡＳＥ信号が受信できず、以後の通信がうまくいかないことが判明し、通信エリアにおける料金授受処理に障害が起こることが実験により確認された。
【００５２】
図１２は、ＲＥＬＥＡＳＥ信号が発せられる状況を示す。図に示すように通信開始レベルとＲＦ受信能力を示すＲＦ通信能力レベルとが設けられる。図において点線は理想的な波形を示し、実線は実際に生じ得るＲＦ波形を示す。通信コントロールエリアで実線で示したＲＦ波形が生じたとする。（ハ）の状態でコネクションタイマーが作動開始するが入口側センサＳ１通過前であるために所定の時間後にＲＥＬＥＡＳＥ信号が発せられて交信が切断され、交信待機の状態になる。ＲＥＬＥＡＳＥ信号が発せられる前に（ニ）の状態になるとＲＦ通信能力レベル以下となってＲＥＬＥＡＳＥ信号が受信できず、交信状態を切断した状態に置くことができなくなる。電界強度が高くなり、ＶＳＴ信号によりコネクションタイマーを再起動できる状態になるまでに車両は通信エリアに到達しており、料金授受処理をするための時間がなくなる。そのためにエンドレスポンスまで行かず、前述したようにリリース信号が発せられて料金授受処理がなく、動作が終了することになるおそれがある。
【００５３】
図１３は実験結果を示す。通信エリアを４ｍに定め、アンテナ１０の通信高さを１ｍに設定し、６回の走行によるデザインガントリの影響を求めた。車両の通過速度は８０ｋｍ／ｈである。
【００５４】
図から判るように、入口側センサＳ１の２ｍ範囲内でデザインガントリの影響が認められた。ＲＦ通信能力レベルを示す電界強度を−７０ｄＢｍ以下に設定することによって、２ｍ付近を除いてＲＦ波がこれ以下に達することがなく、ＲＥＬＥＡＳＥ信号が受信できないという障害を防止することができるが判る。電界強度を−８０ｄＢｍ以下に設定することは雑音を拾い、誤動作の原因となる。望ましくは、−７５ｄＢｍまでとするのがよい。
【００５５】
このように実験結果に基づいて設定した状態を図１４に示す。図１４によれば次のようにＲＦ通信能力レベルを設定することが提案される。
【００５６】
路側である据置型端末との間での車両の通過情報についての通信開始レベルである電界強度とＲＦ通信能力レベルである電界強度とを有し、該ＲＦ通信能力レベルを、通信エリアを設定する入口側センサから少なくとも２ｍ以内に車両が達したときに、−７０ｄＢｍ以下で−８０ｄＢｍ以上のいずれかのレベルであるように設定してＲＥＬＥＡＳＥ信号を受信できるようにしていることが提案される。
【００５７】
据置型端末との間での車両の通過情報についての通信開始レベルである電界強度とＲＦ通信能力レベルである電界強度とを有し、該ＲＦ通信能力レベルを、通信エリアを設定する入口側センサから少なくとも通信エリアの長さの１／２以内に車両が達したときに、−７０ｄＢｍ以下で−８０ｄＢｍ以上のいずれかのレベルであるように設定していることが提案される。
【００５８】
前記２ｍを時間換算するときに、８０ｋｍ／ｈのときを基準として計算すればよい。
【００５９】
前記通信開始レベルを−７０から−６０ｄＢｍのいずれかのレベルに、望ましく−６０ｄＢｍに設定する。
【００６０】
通信エリアを設定する入口側センサは車両が通過したときにスイッチが入る。このとき図１５にあるように車両にはフェンダやバンパ分のノーズが有るため、前記スイッチが入るときには、車載器自体は通信エリア外にあることになる。このため入口側センサより手前で車両のノーズ分のエリアは通信能力が十分に確保出来ないエリアとなる。
【００６１】
路側機の動作としてＢＳＴ、ＶＳＴ交換後Ｓ１に車両が進入するまでそれ以降の通信を持つものが存在する。
【００６２】
この時のシーケンスを図１５、図１６を用いて説明する。
【００６３】
車載器は路側機の電波を受信し通信エリアに進入したと判断すると、ＡＣＴＣを送信する、路側機はＡＣＴＣを受けた場合ＢＳＴを送信する。車載器はＢＳＴを受け取るとＶＳＴを送信し、料金収受の情報が収められているＡＣＴＩＯＮコマンドを待つ。路側機はＶＳＴ受信後、車両が入口側センサＳ１に進入してくるまでは次のＡＣＴＩＯＮコマンドを送信はしないで待ちに入る。
【００６４】
デザインガントリなどの構造物の影響や隣接レーンの車両の影響によりセンサＳ１の外であっても電界強度が高くなっている場合が存在する。この場合通信エリアの外で車載器はＡＣＴＣを上げ、路側機とＢＳＴ、ＶＳＴの交換を行う。そして、センサＳ１が車両のノーズに入ったとき路側機は次の通信を行う。しかし、このとき車載器自体は通信エリアの外にあるため電界強度は図１４の（ニ）に示すように下がっていることがある。この通信コントロールエリアにおいて充分な通信能力を持つ必要がある。このために図１４に示すように、ＲＦ通信能力レベル−７０ｄＢから−８０ｄＢにすることがよい。
【００６５】
図１７において、前述したようにセンサＳ１に車両が進入した時点で路側機は通信を開始するが、電界強度は低く安定していない。また逆に出口側センサＳ２に車両が進入したことにより通信を終了させる。このため、実質の通信エリアは車両のノーズ分短くなってしまう。この通信エリアを確保するためには、入口側センサＳ１に車両のノーズが入った時点で通信を開始する改良通信エリアを設定する。このようにすると、図に示した改良通信エリアのようにして通信エリアを確保することができる。このためには通信開始レベルを−６０ｄＢから−７０ｄＢに設定するとよい。
【００６６】
図１８は通信端末装置の基本的な回路構成を示す。ＣＰＵ２０８は操作部２２０からの指示に基づき通信端末装置全体を制御し、ＬＣＤモジュール２０などの表示装置２１８に必要な表示を行う。出力端子２２４はテスト用の端子すなわちテスト端子１６で、通信端末装置の状態を検査したり、調整したり、新しいプログラムを記録させたりするのに利用する。従って出力端子２２４は一般の人は利用しない。このため上カバー１の内部に配設されている。
【００６７】
据置型端子装置である路側機などの外部からの指示あるいは情報は、通信端末装置のアンテナ１０からＲＦモジュール６に送られ、ここで復調され、通信制御ＬＳＩ２０６からアドレスバス２２６とデータバス２２８とを介してＣＰＵ２０８に取り込まれ、処理される。料金支払いのために必要な情報はＣＰＵ２０８の動作に基づき、アドレスバス２２６とデータバス２２８とを介して通信制御ＬＳＩ２１０に送られ、ＲＦモジュール６で変調されてアンテナ１０から送信される。
【００６８】
料金支払いに使用されるＩＣカード３はＩＣカードリードライター４で読み取りと書き込みが行われる。これらの制御はＣＰＵ２０８の動作に基づき、リードライト制御回路２１２が行う。ＩＣカードから読み出された情報あるいはＩＣカードに書き込む情報はアドレスバス２２６とデータバス２２８とを介して通信処理部２１０（図１にあっては２５）を構成するＣＰＵ（マイクロコンピュータ）２０８と送受される。
【００６９】
メイン基板５には電源端子２３２が設けられてあり、電源部１７を構成するＤＣ／ＤＣコンバータ２３４を介して３Ｖ電源ライン２３６，５Ｖ電源ライン２３８にそれぞれ３Ｖ，５Ｖの電流が供給される。
【００７０】
上記動作は基本的には使用者の操作に基づいて行われ、使用者は入力処理回路（操作部）２２０の操作ボタン２８を使用し行う。また必要な情報は表示装置２１８（２０）の表示面７０に表示される。
【００７１】
図１９は通信端末装置の動作状態を示す図である。図１９および図２０と図２１で液晶表示する内容は音声で伝達しても良い。表示あるいは音声で伝達可能であるが以下説明を省略し表示と記載する。
【００７２】
車のキースイッチがアクセサリー（ＡＣＣ）の状態で通信端末装置に電源電圧が供給され、キースイッチがアクセサリー（ＡＣＣ）を超えて更に操作されると電源が供給され続ける（４０２）。電源供給で通信端末装置は電源遮断状態４００からウエイト状態４０６状態に移る。一方キースイッチの操作で電源が遮断される（４０４）と通信端末装置は電源遮断状態４００となる。
【００７３】
ウエイト状態４０６になると通信端末装置は自己診断を行う。例えばメモリ（ＲＡＭ）やその他の回路の必要なチェックを行う。異常が検知されると「車載器使用不可」を意味する表示を行う。正常を確認するとカードが挿入されているかどうかを検知し、挿入されていない場合「挿入の要求すなわちカード無しの報知」を意味する表示を行う。
【００７４】
ウエイト状態４０６でカードが挿入される（４０８）とレディ状態４１２に移るが、カードが挿入されていないウエイト状態４０６であっても外部からの電波を受信できる。カードがカードリードライターに挿入されていない状態では料金の支払いはできないが、料金の支払いを伴わない情報の授受が可能である。料金を伴わない授受の例としては、料金所が込み合っているかどうかや自動料金支払いレーンの連絡などのゲートの状況連絡などがある。この場合ウエイト状態４０６から直接的にアクティブ状態４２２になる。
【００７５】
既にカードが挿入されているかあるいはカードが挿入されると（４０８）、ウエイト状態４０６からレディ状態４１２に状態が遷移する。一方カードが取り出されると（４１０）とウエイト状態４０６に戻る。
【００７６】
レディ状態４１２でカードが正常かどうか、カードとの情報伝達が正しく行われるかどうかを検査する。誤って別の種類のカードが挿入されることが考えられる。カードが誤りであるとかその他異常があると「カード使用不可すなわちカード異常あるいはカード誤り」を意味する表示を行う。
【００７７】
またカードリードライターでカードの情報を読み取れない場合、一時的な機械的不具合が考えられるので、「カードの入れ直しの要求」を意味する表示を行う。この異常内容は計数され、数回繰り返されると次に「異常」を意味する表示を行う。
【００７８】
安全運転を優先する観点からカードが規定のカードであることを確認すると暗証番号などの操作を省略して料金の収受動作を行う。代案としてカードの正しい使用人かどうかを確認する操作，暗証番号の入力や使用者の指紋その他の特徴確認を行うことで安全性の向上を図っても良い。またカードとしてプリペイドカードを使用しても良い。プリペイドカードの場合更にカードと通信端末装置１０との間で使用可能かどうかの確認を行い、正常に動作する場合に「使用可能」あるいは「残金」を表わす表示を行えばさらに便利である。
【００７９】
どのようなカードを使用するにしても、使用者の負担を低減し運転の安全性を優先するには、カードの挿入に基づきカードと通信端末装置との間で自動的に使用可能の検査を行い、その結果である使用可能かどうかを表示するようにすることが望ましい。
【００８０】
上述したように、電源を入れる前からカードが入っていた場合はキースイッチの操作で４００からウエイト状態４０６へ移り、メモリーなど必要なチェックが終わると自動的にレディ状態４１２へ移る。
【００８１】
ウエイト状態４０６やレディ状態４１２で路側機との間の受信や操作が無い状態が指定した時間以上例えば５秒以上続くと、運転の安全を確保するため液晶表示装置のバックライトを消す。これにより運転者は不必要に注意を払うわせることを避けることができ、安全性が向上する。バックライトが消えていても外部からの電波を受信すると表示装置のバックライトが点灯され、受信に基づく表示が行われる。すなわち何も情報がなく、情報伝達の必要がないときは表示動作を止め、運転の妨げになることを防いでいる。
【００８２】
ウエイト状態４０６やレディ状態４１２の状態で路側機など車外からの電波を受信すると（４２０や４２４）、通信端末装置はアクティブ状態４２２に遷移する。アクティブ状態４２２で路側など相手方の据置型端末装置の無線装置との交信を行う。これらの交信が終わると（４１８や４２６）再びウエイト状態４０６またはレディ状態４１２である元の状態に戻る。
【００８３】
ウエイト状態４０６やレディ状態４１２，アクティブ状態４２２で電源を遮断すると（４０４や４１６や４２８）全て電源遮断状態４００に戻る。また路側機などの他の通信装置と交信状態に入ると自動的にアクティブ状態４２２となる。この状態で交信に異常が生じると交信が終わったときと同じように（４１８や４２６）再びウエイト状態４０６またはレディ状態４１２である元の状態に戻る。
【００８４】
図２０は高速道路の入口側での基本的な動作を示す。高速道路に入る場合（ステップ５００）、高速道路の入口ゲートの手前で路側の無線装置からの電波を受けアクティブ状態４２２となる。この状態で路側の無線装置との交信を行う（ステップ５０２）。この交信で相手方の確認など所定の交信を行う。次に首都高速のように入口ゲートで料金を払うか、一般の高速道路のように入口ゲートでは料金を払わずに通過し出口ゲートで支払うかが路側機から通信端末装置に指示される（ステップ５０４）。
【００８５】
出口ゲートで料金を払う高速道路では無線交信で入口ゲートの通過許可をもらい、通信端末装置の表示装置に通過の許可を意味する「例えばＯＫ」の表示を行う（ステップ５０６）。通信端末装置は出口ゲートでの支払いのために入口ゲート名を記録する（ステップ５０８）。基本的な入口側の動作を終了する（ステップ５１０）。
【００８６】
図２１は高速道路の出口側の基本的な動作５５０を示す。高速道路の出口ゲートの手前で通信端末装置は路側電波を受信し、通信端末装置はアクティブ状態４２２となり、相手方確認など基本的な交信を行う（ステップ５５２）。次に料金支払済かどうかの支払方式の確認を行う（ステップ５５４）。また料金後払いの一般的な支払方式の場合、記録していた高速道路の入口名や車の種類を通信端末装置から路側に送り、料金の計算を路側で行う。路側から料金の情報を受けると通信端末装置の表示部に料金を表示する（ステップ５５６）。なお首都高速のような料金前払いの場合、通過の許可を意味する表示、「例えばＯＫ」を表示する。また料金を出口ゲートで支払う場合は料金を支払うための交信を行う（ステップ５５８）。支払交信が終わると支払済を意味する表示を行う（ステップ５５８）。
【００８７】
料金支払い途中で異常が発生することを想定しておく必要がある。ＩＣカード３では最新の履歴を常に残し、必要があればその履歴を読み出せるようにしている。最新の履歴とは、現在から過去に遡ってゲートの通過や料金の支払い内容を一定量例えば１００個まで記憶している。新たな内容を記憶するとメモリー容量のために一番古いデータを消去し、記録内容を更新する。もし異常が起こればこの履歴を読み出し対応できる。
【００８８】
通信端末装置の履歴表示操作を説明する。ＩＣカード３を挿入した状態ではレディ状態４１２になっている。ここでメニューボタンを押すとメニューの１つである利用履歴表示が表示される。この表示でエンター（確定）ボタンを操作すると、このメニューが選択され、過去の利用明細の詳細情報が表示される。この表示は最も最新のものから表示され、メニューボタンを操作すると一個ずつ過去のデータが表示される。これらのデータはＩＣカード内に格納されていたデータである。利用履歴表示が一定時間、例えば５秒、経過すると自動的に表示が消える。しかし何かキーを押すと表示が再開される。これは安全を向上するためである。このようにして過去の履歴をカードから読み出して表示できる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によればＲＦモジュールのＲＦ通信能力である電界強度を適切に選定し、設定しているのでデザインガントリ等のＲＦ波反射の影響を少なくし、確実に料金授受処理を行うこのとできる車両搭載通信端末装置を提供することができる。
【００９０】
また、本発明によればアンテナからの通信方向に指向性を与えることができるからＥＴＣアンテナとの間の通信を確実に行うことのできるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の組み立て前状態を示す概略構成図。
【図２】メイン基板の表側構成図。
【図３】メイン基板の裏側構成図。
【図４】下ケース構成図。
【図５】組み立て状態を示す説明図。
【図６】組み立て状態を示す説明図。
【図７】他の実施例にかかわる組み立て前状態を示す概略構成図。
【図８】通信状態図。
【図９】本発明の実施例に使用するＲＦモジュールの制御回路を示すブロック図。
【図１０】デザインガントリの影響を示す図。
【図１１】路側と車載器との交信状態を説明するための図。
【図１２】ＲＦ通信能力レベルが交信に与える影響を説明するための図。
【図１３】実験例図。
【図１４】本発明の概念を示すための図。
【図１５】車両のノーズの影響を示す図。
【図１６】路側と車載器との交信状態を示す図。
【図１７】改良された通信エリアを説明するための図。
【図１８】フローチャート図。
【図１９】動作状態を示す動作フロー図。
【図２０】高速道路の入口側での基本的な動作を示すフロー図。
【図２１】高速道路の出口側での基本的な動作を示すフロー図。
【符号の説明】
１…上ケース、２…下ケース、３…ＩＣカード、４…ＩＣカードリードライター、５，５４，５４ａ，５４ｂ…メイン基板、６…ＲＦモジュール、７…薄板モジュールシールド、８…モジュールコネクタ、９…モジュール基板、１０…アンテナ、１２…メイン基板シールド、１３…ＩＣカード格納部、１４…モジュールブラケット、１５…ブザー、１６…テスト端子、１７…電源部、２０…ＬＣＤモジュール、２１…ＩＣカード戻しボタン、２２…取り付け具、２３…薄板、２５…通信処理部、２８…操作ボタン、２９…操作ボタン孔、３１…格納室、４１…取り付け角度調整ブラネット、５１，５１ａ，５１ｂ…ボス（第１）、５２，５２ａ，５２ｂ…ボス（第２）、５３…サポート台、５５，５５ａ，５５ｂ…ツメ部（第１）、５６，５６ａ，５６ｂ…ツメ部（第２）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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