(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＴＣシステムを用いた道路料金所への通過時の車速を検出する車速検出手段と、前記道路料金所の通過時に道路料金所と料金収受のためのＥＴＣ情報を授受する通信手段と、受信されたＥＴＣ情報の通信エリア内の受信電界強度を計測する計測手段と、前記検出された車速と前記計測された受信電界強度とに基づき、検出された車速においては前記通信エリア内の何れの地点から通信を開始することで良好な受信電界強度を維持しながらＥＴＣ情報を授受できるか判定し、この判定結果に基づき前記通信手段に対して通信処理を行わせる判定手段とを備えたことを特徴とするＥＴＣ車載器。
【請求項２】
前記判定手段は、前記通信エリアへの各進入速度毎に、進入点より良好な受信電界強度が得られる距離データを前記進入速度に基づいて採取し、距離対受信電界強度データを生成することを特徴とする請求項１に記載のＥＴＣ車載器。
【請求項３】
前記判定手段は、各進入速度毎に、良好な受信電界強度が得られる距離データを統計処理にて求めることを特徴とする請求項２に記載のＥＴＣ車載器。
【請求項４】
前記判定手段は、距離データを進入速度に基づく時間データとすることを特徴とする請求項２または３に記載のＥＴＣ車載器。
【請求項５】
前記通信手段で授受されるＥＴＣ情報を画像表示すると共に、車速検出手段より出力された車速信号に従ってＥＴＣ情報の表示を停止する画像表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＥＴＣ車載器。
【請求項６】
前記車速検出手段より出力された車速信号に従って、車速変更を促すメッセ−ジの音声合成信号を生成し、このメッセージを音声にて出力する音声出力手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＥＴＣ車載器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自車両の車速検出信号をもとに、ＥＴＣ（電子料金収受）システムを採用した道路料金所と自車両との間におけるＥＴＣ情報の通信タイミングを設定するＥＴＣ車載器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のＥＴＣ車載器の構成を示すブロック図である。
図において、１は図示しない有料道路の料金所の料金収受アナテナと料金所位置情報、料金収受情報、車両固有のＩＤコード等のＥＴＣ情報を電波にて送受信するＥＴＣ車載器用アンテナ（以下、車載器用アンテナと記載する。）、２は車載器用アンテナ１と後述するＥＴＣ車載器本体１０との間でＥＴＣ情報を入出力するＥＴＣ車載器用ケーブル（以下、車載器用ケーブルと記載する。）である。
ＥＴＣ車載器本体１０は、車載器用アンテナ１を通してＥＴＣ情報を料金収受アンテナと送受信する送受信部３、送信用のＥＴＣ情報を生成して送受信部３へ出力したり、送受信部３にて受信されたＥＴＣ情報を画像表示用の信号に処理して表示部５へ出力する制御部４、制御部４に対して信号入出力操作および入出力信号の利得設定等を行う操作部８、受信したＥＴＣ情報を画像表示したり、自己が送信したＥＴＣ情報をモニタ目的で画像表示する表示部５、通信したＥＴＣ情報をスピーカ９にて音声出力する音声出力部６、本体１０の電源部７より構成される。
尚、操作部８、表示部分５、音声出力部６、スピーカ９はＥＴＣ車載器本体１０と運転者とのコミニュケーションを仲立ちするヒューマン・マシン・インターフェイス部１１を構成する。
【０００３】
次に、送受信部３の一般的な構成を図７に示すブロック図にて説明する。
尚、図中、図６と同一符号は同一または相当部分を示す。
図において、Ｄは料金所ＴＧに設置した料金収受アンテナＡ１より発せられたＥＴＣ情報を車載器用アンテナ１で受信すると受信信号を検波する検波ダイオード、３−１は検波された受信信号のレベルを検知する検知回路、３−２は検波された受信信号を復調して元のＥＴＣ情報を得、受信データとして制御部４に出力する復調回路、３−３は制御部４より出力されたＥＴＣ情報を送信信号に変調し車載器用アンテナ１に出力する変調回路である。
尚、制御部４は、検知回路３−１より一定レベル以上の検知信号を入力した時点で、復調回路３−２より出力された復調後のＥＴＣ情報を処理する。
即ち、料金収受アンテナＡ１から送信されるＥＴＣ情報については、受信電界強度が一定レベル以上の場合にＥＴＣ情報を受信することで、狭い範囲（サービスエリア）で料金所ＴＧと通信が行われ、隣接アンテナ（他の料金収受アンテナ）との誤通信を防止して料金収受処理を確実に行うことができる。
【０００４】
次に従来装置の動作について説明する。
例えば、ＥＴＣ車載器１０を設置した車両が料金所ＴＧにおける料金収受アンテナＡ１の下方を通過すると、ＥＴＣ車載器１０は車載器用アンテナ１を通して料金収受アンテナＡ１より通過する料金所名と共に料金収受情報コードを受信する。そして、ＥＴＣ車載器１０の制御部４では料金所名と共に料金収受情報コードを判別して表示部５に画像表示、あるいは音声出力部６を通してスピーカ９より音声にて発する。
運転者は表示部５の画面をモニタあるいはスピーカ９からの音声を聞き取ることで、目的とする料金所を通過したことや料金収受処理が開始されたことを確認する。
更に、制御部４は受信中の料金収受コードを識別すると自車両固有のＩＤ番号等の情報を図示しない内部メモリから読み出して変調回路３−３へ出力する。この変調回路３−３はＩＤ番号等の情報を変調し、車載器用アンテナ１より通過した料金所ＴＧの料金収受用アンテナＡ１へ送信する。
料金所ＴＧはＩＤ番号等の情報を認識した後に、通過した車両が登録している銀行口座から自動的に通行料金の精算を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＥＴＣ車載器では以上のように料金所と通信を交わしたＥＴＣ情報を表示部を見たり、或いはスピーカから流れるＥＴＣ情報を聴取することにより知覚するが、このような行為は渋滞を避けるため有料道路の料金所を或る程度の速度で通過する場合に前方不注意となり好ましくない。
【０００６】
料金収受アンテナより発せられる電波のサービスエリア（ＥＴＣ情報通信エリア）は、他との料金所におけるサービスエリアとの干渉をさけるため３ｍ×４ｍという狭域であるため、そのサービスエリアに進入する車速によっては充分な通信成立時間を確保する間もなくサービスエリアを通過してしまうため、充分にＥＴＣ情報を交信できないという問題点があった。
【０００７】
また、渋滞などによりサービスエリアへの進入速度が遅いと、図３に示すように、レイリーフェージングなどの電波障害の影響により通信可能領域と通信不可領域の境界付近における電界強度変動により発生する通信不可領域Ｚを通過する時間が長くなる。そして通信不可時間が長く続き料金所における通信のリトライが所定回数以上続くと通信不能と、その車両においては後のＥＴＣ情報の通信が不能となるという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、車両のＥＴＣ情報通信エリアへの進入速度に応じて、サービスエリア内における情報の通信開始地点を設定することで受信電界強度を良好に維持しながらＥＴＣ情報を通信できるＥＴＣ車載器を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＥＴＣ車載器は、ＥＴＣシステムを用いた道路料金所への通過時の車速を検出する車速検出手段と、前記道路料金所の通過時に道路料金所と料金収受のためのＥＴＣ情報を授受する通信手段と、受信されたＥＴＣ情報の通信エリア内の受信電界強度を計測する計測手段と、前記検出された車速と前記計測された受信電界強度とに基づき、検出された車速においては前記通信エリア内の何れの地点から通信を開始することで良好な受信電界強度を維持しながらＥＴＣ情報を授受できるか判定し、この判定結果に基づき前記通信手段に対して通信処理を行わせる判定手段とを備えたものである。
【００１０】
この発明に係るＥＴＣ車載器の判定手段は、前記通信エリアへの各進入速度毎に、進入点より良好な受信電界強度が得られる距離データを前記進入速度に基づいて採取し、距離対受信電界強度データを生成するものである。
【００１１】
この発明に係るＥＴＣ車載器の判定手段は、各進入速度毎に、良好な受信電界強度が得られる距離データを統計処理にて求めるものである。
【００１２】
この発明に係るＥＴＣ車載器の判定手段は、距離データを進入速度に基づく時間データとするものである。
【００１３】
この発明に係るＥＴＣ車載器は、通信手段で授受されるＥＴＣ情報を画像表示すると共に、車速検出手段より出力された車速信号に従ってＥＴＣ情報の表示を停止する画像表示手段を備えたものである。
【００１４】
この発明に係るＥＴＣ車載器は、車速検出手段より出力された車速信号に従って、車速変更を促すメッセ−ジの音声合成信号を生成し、このメッセージを音声にて出力する音声出力手段を備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面について説明する。尚、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るＥＴＣ車載器の構成を示すブロック図である。
図において、１０Ａは本実施の形態１に係るＥＴＣ車載器であり、このＥＴＣ車載器１０Ａにおける制御部４Ａは従来の制御部４の機能に加えて車両の図示しない車速センサより入力された車速信号を基づいて、サービスエリア内において何れの距離に進入したときに良好な受信電界強度でＥＴＣ情報の通信を行うか決定する距離対受信電界強度データを作成し、そのデータに基づき受信信号処理タイミングを設定する機能を有する。
【００１６】
以下、本実施の形態１の動作について説明する。図２に示すように、路上機、例えば道路料金所の通用ゲートに設けられた料金収受アンテナ付近の電界強度分布はアンテナＡ１直下より横方向に距離が広がるにつれて受信電界強度１２が強弱を繰り返しながら減衰して行き、最終的にはＥＴＣ情報の受信を判断する受信感度レベル（しきい値）１４以下に下がる。これは、料金収受アンテナＡ１より発射された電波は路面１５に完全に吸収されるのではなく、路面１５を反射しなが減衰して行くためである。また、サービスエリアの末端距離近くに至ると受信電界強度がしきい値以下に急激に下がる通信不可領域１３と再びしきい値以上となる通信可能領域との境界付近に通信不可領域Ｚが発生する。
【００１７】
車両が料金収受アンテナ１Ａを通して料金所とＥＴＣ情報を通信する場合、料金収受アンテナ１Ａの直下近辺でＥＴＣ情報を通信すれば良好な受信電界強度のもとで通信を行うことがきる。しかしながら、渋滞などにより車速が遅くサービスエリアへ進入したことをそのとき受信したＥＴＣ情報の受信感度より判断し、通常のＥＴＣ情報を通信すべき状態になった時に、車両が通信不可領域Ｚに入ると、この通信不可領域Ｚにおいては料金収受アンテナからＥＴＣ情報を受信できなくなる。従って、車両側からも応答用のＥＴＣ情報の送信は不能となる。
【００１８】
料金所では車両との通信回線を確立しようとして数百回に亘ってＥＴＣ情報を車両に繰り返し送信するリトライ動作を行う。しかしながら、通信回線を確立すべきリトライ動作を規定回数（１００〜２００回）行うと、以降ＥＴＣ車載器の不正利用と判断され、何れの料金所においてもＥＴＣ情報を受け付けなくなる。
従って、車速が遅い場合は、通信不可領域Ｚを通過して受信電界強度が良好な距離に至った時点でＥＴＣ情報の通信を行うのが好ましい。しかし、車速が早い場合は、車両はリトライ回数が規定数に至る前に通信不可領域Ｚを通過して受信電界強度が良好な距離に至るため、しきい値レベル以上のＥＴＣ情報を検出した時点でＥＴＣ情報通信動作を開始する。また、車速が早い場合にＥＴＣ情報の通信開始を早めるのは、通信開始が遅れると受信電界強度の良好な地点を通過し、受信電界強度が減衰傾向の地点で通信が開始され、いずれは通信が終了しない可能性があるからである。
【００１９】
本発明はこのような点に注目してなされたものである。
以下、本実施の形態１の動作を図３および図４をも参照して説明する。
図３は本発明の車速信号入力付きＥＴＣ車載器のシステム構成を示した図である。図３に示すように、車両１６にはＥＴＣ車載器１０ＡおよびこのＥＴＣ車載器１０Ａに車速信号を車速信号線１８を通して送信する車速センサが搭載されている。
【００２０】
また、図４は本実施の形態に係るＥＴＣ情報の受信処理を説明するフローチャートである。このＥＴＣ情報の受信処理は車両がサービスエリアに進入する毎に繰り返し行われる。このＥＴＣ情報の受信処理の概要としては、車両のサービスエリアへの各進入速度毎に、サービスエリアへの進入地点からどれほどの距離を移動してからＥＴＣ情報の通信を開始することで高い受信電界強度のもとに通信を行うことができるのか判断するために、車速をパラメータとし、移動した距離に対応した受信電界強度の統計データを計算する。
【００２１】
ＥＴＣ車載器はエンジンキーのオンと共に動作を開始し、制御部４Ａに内蔵されたマイコンは受信処理を開始する。その処理に伴って車速センサ１７より車速信号の入力を開始する（ステップＳ１）。マイコンは送受信部３よりＥＴＣ情報を示す周波数の信号受信を行い、その時、受信した信号のレベルはサービスエリアへの進入を示す一定レベル（受信感度レベル１４、図２を参照）であるか判定する（ステップＳ２）。一定レベルの信号を受信していないと判断されたならば再度信号受信処理に入る。そして、一定レベルの信号を受信したらば、受信電界強度計測を開始する（ステップＳ３）。
尚、受信電界強度の計測は送受信部３で受信した受信信号のレベルに基づき行われる。
受信電界強度計測が開始されたならば、受信パターン、即ち、車速をパラメータとした、移動した距離に対応した受信電界強度の対応パターンが設定されているかを判定する（ステップＳ４）。受信処理の初期状態においては統計データは採取されておらず受信パターンは設定されていない。
受信パターンが設定されていない場合は、車速に応じてＥＴＣ情報を受信するタイミング（距離／車速）である受信信号処理タイミングを設定せずに料金所とＥＴＣ情報の通信を行い受信された情報信号の受信信号処理により（ステップＳ７）、道路料金所の料金収受処理を行う。
【００２２】
また、受信信号処理には次ステップにおける距離対受信電界強度データの作成処理も含まれる。
即ち、サービスエリアへの進入を検出してからＥＴＣ情報の通信が開始された地点まで移動した距離を、車速センサより入力された車速信号に基づいて求める処理、ＥＴＣ情報通信開時における受信電界強度をＥＴＣ情報の信号レベルに基づいて検出する処理が含まれる。
【００２３】
処理された信号は、車速をパラメータとした距離対電界強度データとして保持される（ステップＳ８）。このようにステップＳ１〜３，７，８の処理を、ＥＴＣシステムの設置された各料金所のサービスエリアに車両が進入する毎に繰り返し、統計処理に足りる数のデータが保持されたならば、各車速毎に最も高い受信電界強度が得られる距離を統計データとして計算する（ステップＳ９）。計算された統計データは保持（記憶）された後に受信パターンの作成に供される（ステップＳ１０）。
ここで、受信パターンとは、上述したように、車速をパラメータとした、移動した距離に対応した受信電界強度の対応パターンである。
尚、統計データは、本受信処理を数多く繰り返すことで多く集まり統計処理精度が向上する。
【００２４】
以上のように受信処理を繰り返し統計データに基づいて受信パターンが作成されたならば（ステップＳ４）、以降の受信処理からは、ステップＳ７における受信電界強度の計測の後に、車速信号をもとに受信パターンを参照し、当該車速でサービスエリアに進入した場合、良好な受信電界強度でＥＴＣ情報を通信できる距離を検索する。
【００２５】
車速と良好な受信電界強度でＥＴＣ情報を通信できる距離とが判明できたならば、距離をその距離に当該車速で到達できる時間に変換し、サービスエリアへの進入時点から計時したＥＴＣ情報の通信開始（受信信号処理）タイミングを設定する（ステップＳ５）。受信信号処理タイミングが設定されたならば、以降からは当該車速でサービスエリアに進入したとき、サービスエリアへの進入時点から計時したＥＴＣ情報の通信開始（受信信号処理）タイミングに至るのを待ってからＥＴＣ情報の受信信号処理を行う（ステップＳ６，７）。
【００２６】
以上のように本実施の形態によれば、良好な受信電界強度で通信が可能な車速およびこの車速に対応した通信エリアの推測が可能となり、また、このような通信エリアを推測することで電波状況による通信状態への影響を極力低減し、リトライを未然に防止することができる。
【００２７】
実施の形態２．
上記実施の形態１は、速度信号をＥＴＣ情報の通信領域の推定に用いたが、本実施の形態２では速度信号を運転者に安全運転を促す信号として用いる。
即ち、高速道路に有るＥＴＣシステムを使用した料金所を一定の速度を保って通過する場合に、表示部５にＥＴＣ情報等が表示されると運転者の目線は車両前方より表示部５に移りがちある。このような行為は高速道路を走行中においては好ましくない。
【００２８】
そこで本実施の形態２では、制御部４Ａに車速信号が入力されたならば、表示部５に対して強制的に表示を取り消す。そして、制御部４Ａの内部メモリに高速道路走行時に通信されたＥＴＣ情報を記憶させ、車両を停止させた時に必要に応じて内部メモリよりＥＴＣ情報を読み出して表示部５に表示させる。
【００２９】
実施の形態３．
本実施の形態３では、速度信号を運転者に安全運転を喚起する音声メッセージを音声出力部より出力させるため、および表示部５より表示させるための制御信号として用いる。
即ち、ＥＴＣシステムを使用した料金所においては、サービスエリアを規定通過速度を超過して通過すると通信成立時間を確保できなくなり、通信状態が悪化することになる。また、速度超過は他車両への衝突や接触事故が発生する可能性緒がある。
【００３０】
そこで本実施の形態３は、制御部４Ａに速度信号を制御信号として取り込み、その速度信号より自車両が規定の速度を超過したことを判定したならば、「速度を超過しています。」という音声合成信号を生成して音声出力部６に出力し、スピーカ９より音声にて運転者に「速度を超過しています。」という警告を流す。また、表示を行う。
【００３１】
また、通過速度が低速の場合は、図２に示すレイリーフェージングなどの電波障害の影響による電界強度変動で、通信可能領域と通信不可領域の境界付近に発生する通信不可領域Ｚを通過する時間が長くなり、料金所側では車両との通信回線確立のためのリトライ動作を繰り返し、通信状態が悪化することがある。
従って、このような事態を招かないようにするため、制御部４Ａに速度信号を取り込み、その速度信号が規定の速度を以下、例えば時速１０ｋ／ｍ位であることを判定したならば、「速度が低下しています。」という音声合成信号を生成して音声出力部６に出力し、スピーカ９より音声にて運転者に「速度が低下しています。」という警告を流す。また、表示を行う。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、ＥＴＣシステムを用いた道路料金所への通過時の車速を検出する車速検出手段と、前記道路料金所の通過時に道路料金所と料金収受のためのＥＴＣ情報を授受する通信手段と、受信されたＥＴＣ情報の通信エリア内の受信電界強度を計測する計測手段と、前記検出された車速と前記計測された受信電界強度とに基づき、検出された車速においては前記通信エリア内の何れの地点から通信を開始することで良好な受信電界強度を維持しながらＥＴＣ情報を授受できるか判定し、この判定結果に基づき前記通信手段に対して通信処理を行わせる判定手段とを備えたので、通信エリアへの車両の進入速度が高速あるいは低速にも拘わらず良好な受信電界強度を維持しながら安定した状態でＥＴＣ情報の通信を行うことができるという効果がある。
【００３３】
この発明によれば、通信手段で授受されるＥＴＣ情報を画像表示すると共に、車速検出手段より出力された車速信号に従ってＥＴＣ情報の表示を停止する画像表示手段を備えたので、表示画面への脇見運転を排除した安全運転を行うことができるという効果がある。
【００３４】
この発明によれば車速検出手段より出力された車速信号に従って、車速変更を促すメッセ−ジの音声合成信号を生成し、このメッセージを音声にて出力する音声出力手段を備えたので、適正運転を維持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるＥＴＣ車載器の構成図である。
【図２】  路上機付近の電界強度分布を示す図である。
【図３】  車速信号入力付きのＥＴＣ車載器のシステム構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態に係るＥＴＣ車載器における通信改善処理を説明するフローチャートである。
【図５】  この発明の実施の形態に係るＥＴＣ車載器における速度超過音声指示処理を説明するフローチャートである。
【図６】  従来のＥＴＣ車載器の構成図である。
【図７】  従来のＥＴＣ車載器における送受信部の構成図である。
【符号の説明】
１  車載器側アンテナ、１０Ａ  ＥＴＣ車載器本体、３  送受信部、４Ａ  制御部、５  表示部、６  音声出力部、９  スピーカ。
【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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