(57)【要約】【課題】  電波吸収体若しくは電波反射体の壁を設けることなく、有料道路本線から隣接車線への通信電波の漏洩を防止する路上通信装置を得ることを目的とする。【解決手段】  有料道路本線に狭域無線通信用の電波圏を形成し、当該電波圏を通行する車両の車載通信装置との間で、データの授受を行う路側アンテナと、上記有料道路本線の隣接車線上に形成される上記路側アンテナの通信不安定領域について、上記路側アンテナの送信電波に対し同振幅かつ逆位相となる電波圏を重ねて形成する逆位相アンテナと、上記路側アンテナ及び上記逆位相アンテナにそれぞれ同期した送信信号を送る路側無線装置とを備えたものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有料道路本線に狭域無線通信用の電波圏を形成し、当該電波圏を通行する車両の車載通信装置との間で、データの授受を行う路側アンテナと、
上記有料道路本線の隣接車線上に形成される上記路側アンテナの通信不安定領域について、上記路側アンテナの送信電波に対し同振幅かつ逆位相となる電波圏を重ねて形成する逆位相アンテナと、
上記路側アンテナ及び上記逆位相アンテナにそれぞれ同期した送信信号を送る路側無線装置と、
を備えた路上通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有料道路を通行する車両の車載通信装置との間で通信を行う、路上通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有料道路の本線上に路側無線装置を設け、本線道路を通行する車両の車載通信装置との間で通信を行うことにより、車両の搭乗者に交通情報を提供する道路情報提供サービスが利用されている。
【０００３】
この種の路側無線装置に用いられる路側アンテナは、１車線分の専用通行路が設けられたＥＴＣ（Electric Toll Collection）料金所の路側アンテナとは異なり、１つの路側アンテナで複数車線の通信領域を確保する必要がある。このため、料金所用路側アンテナと比べて、路側アンテナの送信電力や設置高さを上げることにより通信領域を広げているが、アンテナの特性上、通信の不安定領域も広がってしまう。この通信不安定領域が有料道路本線に隣接した隣接車線に及ぶと、本来通信すべきでない隣接車線を通行する車両との間で誤通信が行われる可能性がある。
【０００４】
従来、このような通信不安定領域内での車載通信装置と路側アンテナの誤通信を避けるために、有料道路本線と隣接車線との間に電波吸収体若しくは電波反射体で出来た壁を立てることで、隣接車線への通信電波の漏洩を防止する手立てが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２３１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、有料道路本線に電波吸収体若しくは電波反射体の壁を設ける場合、路側アンテナの広い通信領域に沿って存在する通信不安定領域の全てについて、隣接車線への漏洩による誤通信を生じないようにする必要があるため、道路上もしくはその周辺に大量の電波吸収体若しくは電波反射体を設置する必要がある。
【０００７】
電波吸収体若しくは電波反射体は、使用される部材が高価であることに加えて、道路への設置工事が困難なこともあり、工事費用も合わせるとコストが非常に高くなってしまうという問題があった。
【０００８】
また、有料道路本線の幅が広がる（車線数が増える）につれ、その分通信領域を広く確保する必要が生じて、通信不安定領域も広がることから、隣接車線への電波漏洩を防ぐためには、更に多量の電波吸収体若しくは電波反射体が必要になり、益々コストがかかることになる。
【０００９】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、電波吸収体若しくは電波反射体の壁を設けることなく、有料道路本線から隣接車線への通信電波の漏洩を防止する路上通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る路上通信装置は、有料道路本線に狭域無線通信用の電波圏を形成し、当該電波圏を通行する車両の車載通信装置との間で、データの授受を行う路側アンテナと、上記有料道路本線の隣接車線上に形成される上記路側アンテナの通信不安定領域について、上記路側アンテナの送信電波に対し同振幅かつ逆位相となる電波圏を重ねて形成する逆位相アンテナと、上記路側アンテナ及び上記逆位相アンテナにそれぞれ同期した送信信号を送る路側無線装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、有料道路本線の路側アンテナと同振幅かつ逆位相のアンテナを設置し、電波を隣接車線方向に放射して、通信不安定領域の電波を打ち消すことにより、隣接車線で本来通信すべきでない車両との誤通信を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る実施の形態１による路上通信装置の構成を示す図である。
【図２】この発明に係る実施の形態１による路側アンテナと逆位相アンテナの通信領域の配置例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による路上通信装置の構成を示す図である。図２は、実施の形態１による路側アンテナと逆位相アンテナの通信領域の配置例を説明するための図である。有料道路本線５は少なくとも二車線の複数車線の道路から構成されており、有料道路本線５に隣接する隣接車線６は少なくとも一車線の道路から構成されている。隣接車線６は、有料道路に隣接している例えば分岐線や出入口車線、または一般道路であり、隣接車線６は有料道路本線５に近接して設けられている。
図２の例では、有料道路本線５は二車線、隣接車線６は一車線となっている。有料道路本線５上では、車載通信装置（例えばＥＴＣ（Electric Toll Collection）車載器）が搭載されたＥＴＣ（Electric Toll Collection）車両７が走行している例を示している。また、隣接車線６上では、車載通信装置（例えばＥＴＣ車載器）が搭載されたＥＴＣ車両８が走行している例を示している。
【００１４】
図１、２において、実施の形態１の路上通信装置は、電波を送信または受信する路側アンテナ２と、電波を送信する逆位相アンテナ１と、中継ボックス３と、路側無線装置４から構成される。
路側アンテナ２は、有料道路本線５上に設けられた門柱や円柱などのガントリ（門柱橋）や柱上部に設置される。逆位相アンテナ１は、同じく有料道路本線５上または隣接道路６に設けられた門柱や円柱などのガントリ（門柱橋）や柱上部に設置され、路側アンテナ２から離れた位置に配置される。中継ボックス３は、同じく有料道路本線５上に設けられた門柱や円柱などのガントリ（門柱橋）や柱上部などに設置され、路側アンテナ２と逆位相アンテナ１の間に配置される。
【００１５】
路側アンテナ２及び逆位相アンテナ１は、図示しない信号ケーブルを介して中継ボックス３に接続される。また、路側無線装置４は、図示しない信号ケーブルを介して中継ボックス３に接続され、中継ボックス３を経由して路側アンテナ２及び逆位相アンテナ１に接続されている。中継ボックス３は、路側無線装置４から発生される第１の送信用変調信号及び制御信号を路側アンテナ２の送受信機に送出し、また路側アンテナ２から受けた受信用変調信号を路側無線装置４に送出する。また、中継ボックス３は、路側無線装置４から発生される第２の送信用変調信号及び制御信号を逆位相アンテナ１の送信機に送出する。路側無線装置４は、有料道路上や有料道路周辺に設置された計算機（車線サーバ）３０に接続される。また、計算機（車線サーバ）３０は、専用ネットワーク回線や公衆回線を通じて、計算機（例えば車線サーバ）３０に対し交通情報の提供を行う図示しない中央管理装置（例えばセントラルサーバ）に接続されている。
【００１６】
路側アンテナ２は、図示しない素子アンテナと、送受信機と、素子アンテナ及び送受信機を覆うレドーム及び筐体から構成されている。路側アンテナ２は、電波放射面が斜め下方を向くように設置され、有料道路本線５の端から端までの全車線分の路面に向かって送信電波（送信ビーム）を放射する指向特性を有することで、有料道路本線５内の全車線をそれぞれ包含する通信領域９を形成している。また、路側アンテナ２は送受信兼用アンテナを用いることで、路側アンテナ２の電波受信領域（受信ビーム）についても、送信電波と同様の指向特性を有したビームが形成されており、有料道路本線５内の全車線をそれぞれ包含する通信領域を形成している。図２の例では、路側アンテナ２の通信領域が二車線分をカバーしている。
なお、有料道路本線５を通行するＥＴＣ車両７は、有料道路本線５の路肩部分を走行する可能性があるので、通信領域９は、有料道路本線５の路肩部分も含めた全ての領域をカバーしている。
【００１７】
路側アンテナ２は、その通信領域９の両側（有料道路本線５の路肩よりも外側の部分）において、場合により通信する可能性がある通信不安定領域１０を形成することとなる。隣接車線６が有料道路本線５に近接する場合は、路側アンテナ２の形成する通信不安定領域１０が隣接車線６にまで及んでしまう。図２では、路側アンテナ２の形成する通信不安定領域１０が、有料道路本線５と隣接車線６の間隙を越えて隣接車線６にまで及ぶ例を示している。
【００１８】
逆位相アンテナ１は、図示しない素子アンテナと、送信機と、素子アンテナ及び送信機を覆うレドーム及び筐体から構成されている。逆位相アンテナ１は、電波放射面が斜め下方を向くように設置され、隣接車線６の路面に向かって送信電波（送信ビーム）を放射することで、隣接車線６上に電波圏１１を形成している。図２の例に示すように、電波圏１１は、隣接車線６にはみ出した路側アンテナ２の通信不安定領域１０に対して領域１２において重なりをなすように形成されることで、隣接車線６上の通信不安定領域１０を覆っている。
【００１９】
なお、有料道路本線５上の道路上または道路脇に、車両検知器２０を設置しても良い。この場合、車両検知器２０は路側アンテナ２の道路上流側に配置されて、図示しない信号ケーブルを介して路側無線装置４に接続される。また、車両検知器２０は、有料道路本線５を通行して路側アンテナ２に接近する車両（ＥＴＣ車両７）の存在を検出する機能を持たせると良い。
同様に、隣接車線６の道路上または道路脇に、車両検知器２１を設置しても良い。この場合、車両検知器２１は逆位相アンテナ１の道路上流側に配置されて、図示しない信号ケーブルを介して路側無線装置４に接続される。また、車両検知器２１は、隣接車線６を通行して逆位相アンテナ１に接近する車両（ＥＴＣ車両８）の存在を検出する機能を持たせると良い。
【００２０】
次に、実施の形態１による路上通信装置の動作について説明する。
路側アンテナ２は、路側無線装置４からの制御信号に従い、送受機の電力を制御して電波放射のＯＮ及びＯＦＦを切り替える。
また、路側アンテナ２は、路側無線装置４から送られてくる送信変調信号を受け、この送信変調信号を周波数変調及び電力増幅して、通信領域９に送信電波を放射する。これによって、路側アンテナ２は、所定の通信領域９に所定周波数の電波による専用狭域無線通信用の電波圏を形成する。
【００２１】
有料道路本線５を通行しているＥＴＣ車両７が存在する場合、ＥＴＣ車両７は路側アンテナ２からの送信電波を受信し、受信信号を復調することで、路側アンテナ２の送信電波により伝搬される変調信号を受信する。
ＥＴＣ車両７は、路側アンテナ２から受信した変調信号を再生処理し解析することで、変調信号に含まれる路側無線装置４からの呼び出し信号を受け取ると、車載通信装置の送信機に電力を供給して、路側アンテナ２に向かって応答信号及び無線認証信号（例えば、ワイヤレスコードナンバのデータ信号）を含む送信電波を送信する。
【００２２】
路側無線装置４は、路側アンテナ２を介してＥＴＣ車両７の車載通信装置からの送信電波を受信すると、受信信号を復調して信号再生処理を行うことで、ＥＴＣ車両７の車載通信装置から送信された応答信号及び無線認証信号を解析し、解析したデータをＥＴＣ車両７が予め識別された無線認証信号用データ（例えば、ワイヤレスコードナンバ）と比較することで、ＥＴＣ車両７の車載通信装置が正当な通信相手であることを確認する。
これによって、路側アンテナ２を介してＥＴＣ車両７の車載通信装置と路側無線装置４との間で通信リンクが確立され、所定の通信プロトコルに従い、車載通信装置と路側アンテナ２との専用狭域無線通信による路車間通信が行われる。
【００２３】
路側アンテナ２は、運用中は常時電波を吹き続けることで、有料道路本線５を通行中のＥＴＣ車両７の車載通信装置との間で通信領域９の電波圏にて専用狭域無線通信が行われ、ＥＴＣ車両７の車載通信装置と路側無線装置４の間で必要なデータの授受が行われることとなる。
例えば、路側無線装置４は、計算機３０を経由して中央管理装置から交通情報データの配信を受ける。路側無線装置４は、路側アンテナ２を介して、配信を受けた交通情報データを専用狭域無線通信によりＥＴＣ車両７の車載通信装置に送信することで、当該車載通信装置を通じてＥＴＣ車両７の搭乗者に交通情報のデータ提供を行うことができる。
また、路側無線装置４は、ＥＴＣ車両７から受信したワイヤレスコードナンバを、計算機３０を経由して中央管理装置に送信することで、中央管理装置の管理者はＥＴＣ車両７の通行情報から道路の渋滞具合を把握し、渋滞具合に基いて交通情報を作成することができる。
【００２４】
なお、車両検知器２０を設ける場合は、車両検知器２０が路側アンテナ２に接近する車両の存在を検出すると、路側無線装置４に対して車両の検知を示す車両検知信号を送り、路側無線装置４が当該車両検知信号の受け取り応じて、路側アンテナ２の送受信機に制御信号を送ることで、路側アンテナ２の送受信機への通信電力供給を開始し、一定時間の間、送信電波を放射するように構成しても良い。この場合、車両検知器２０が路側アンテナ２に接近する車両の存在を検出しないときは、路側アンテナ２から電波が放射されない。また、車両検知器２０による車両検知から一定時間経過するまでの間、車両検知器２０による新たな車両の検知がない場合は、当該一定時間後に、路側アンテナ２からの送信電波の放射を停止しても良い。
【００２５】
また、逆位相アンテナ１は、有料道路本線５と隣接車線６との間に配置されて、隣接車線６の路面に向けて常時電波を放射している。
このとき、逆位相アンテナ１は、有料道路本線５上の路側アンテナ２と同振幅かつ逆位相の搬送波で変調される電波を放射することで、逆位相アンテナによる電波圏１１を隣接車線６上に形成している。
これによって、隣接車線６に及んだ通信不安定領域１０の電波と、逆位相アンテナによる電波圏１１の電波が互いに打ち消しあうことで、路側アンテナ２の通信不安定領域１０が隣接車線６にはみ出した領域１２において、ＥＴＣ車両８の車載通信装置と通信することのない領域を形成している。
【００２６】
逆位相アンテナ１は、隣接車線６上の領域１２内で、路側アンテナ２に合わせて同振幅の電波が形成されるように、予めアンテナパターン形状及び送信電力が調整されている。
このとき、逆位相アンテナ１の電波圏１１が、有料道路本線５の通信領域９内に及ばないように、電波圏１１の電力が有料道路本線５上の通信領域９内で所定の大きさ以下となるよう電波圏１１の領域形状を調整する。逆位相アンテナ１の電波圏１１の不安定領域についても、有料道路本線５と隣接車線６との間までで留まるように領域形状の調整を行っておく。
また、路側無線装置４は、中継ボックス３を経由して、路側アンテナ２と逆位相アンテナ１にそれぞれ同期した送信用の変調信号を送る。これによって、逆位相アンテナ１は、路側アンテナ２の送信信号に対して位相が同期し、かつ路側アンテナ２とは逆位相となる送信信号を受けて、電波圏１１に送信電波を放射する。
このとき、隣接車線６上の領域１２内で、逆位相アンテナ１の送信電波の搬送波位相が路側アンテナ２の送信電波の搬送波位相に対して逆位相となるように、予め逆位相アンテナ１の電気長の位相調整を行っておく。
【００２７】
上記の通り、路側アンテナ２の通信領域９の両側には、場合により通信する可能性がある通信不安定領域１０が必ず形成され、有料道路本線５の隣接車線６が有料道路本線５に近接していると通信不安定領域１０が隣接車線６にまで及び、逆位相アンテナ１がない場合には、路側アンテナ２が隣接車線６を通行するＥＴＣ車両８と誤通信する可能性が生じる。
しかしながら、実施の形態１による路上通信装置では、隣接車線６上にはみ出して形成される通信不安定領域１０は、電波圏１１によって打ち消され、ＥＴＣ車両８と通信することがない領域１２となるので、隣接車線６における誤通信を防止することができる。
すなわち、隣接車線６を通行するＥＴＣ車両８は、路側アンテナ２からの送信電波を受信することがないので、路側アンテナ２との誤通信が生じない。
【００２８】
逆位相アンテナ１は、中継ボックス３を経由して路側アンテナ２と路側無線装置４に接続されている。しかし、逆位相アンテナ１は、受信機能がなく、路側アンテナ２と同振幅逆位相の送信電波のみを送信するように構成されている。また、逆位相アンテナ１からはＥＴＣ車両の車載通信装置との通信用データが送信されない。このため、逆位相アンテナ１はＥＴＣ車両８との通信を行わない。
また、路側アンテナ２とは異なり、逆位相アンテナ１は路側無線装置４によって電波のＯＮ及びＯＦＦの制御が行われるものの、通行車両（例えば、ＥＴＣ車両８）との間でデータの送受信を含むデータのやり取りを行わないように構成されている。このため、逆位相アンテナ１が隣接車線６を通行するＥＴＣ車両６と通信を行うことはない。
また、逆位相アンテナ１からは通信用データが送信されないので、路側アンテナ２との通信干渉を抑える必要はなく、逆位相アンテナ１の搬送波周波数を路側アンテナ２の搬送波周波数を同じ周波数とすることができることから、路側アンテナ２の送信電波に関する周波数の設定自由度を妨げることもない。
【００２９】
なお、隣接車線６に車両検知器２１を設ける場合は、車両検知器２１が逆位相アンテナ１に接近する車両の存在を検出すると、路側無線装置４に対して車両の検知を示す車両検知信号を送り、路側無線装置４が当該車両検知信号の受け取り応じて、逆位相アンテナ１の送信機に制御信号を送ることで、逆位相アンテナ１の送信機への通信電力供給を開始し、一定時間の間、送信電波を放射するように構成しても良い。この場合、車両検知器２１が逆位相アンテナ１に接近する車両の存在を検出しないときは、逆位相アンテナ１から電波が放射されない。また、車両検知器２１による車両検知から一定時間経過するまでの間、車両検知器２１による新たな車両の検知がない場合は、当該一定時間後に、逆位相アンテナ１からの送信電波の放射を停止しても良い。このようにすることで、車両検知器２１が逆位相アンテナ１に接近する車両の存在を検出しないときに、逆位相アンテナ１から電波が放射されないので、例えば夜間時や車両の通行量が少ないときなどの車両非通行時の逆位相アンテナ１の電力消費を抑えることができる。
【００３０】
以上説明した通りこの実施の形態１によれば、有料道路本線上で所定領域に所定周波数の電波による専用狭域無線通信用の電波圏を形成し、この電波圏を通行する車両に搭載された車載器との間で必要なデータの無線通信を行う路上通信装置において、路側アンテナの特性上、通信をほぼ確実に保障できる通信領域の両側に、場合により通信する可能性がある通信不安定領域が生じて、有料道路本線の端から端まで通信領域を確保すると通信不安定領域が有料道路本線の隣接車線に及ぶ場合であっても、有料道路本線と隣接車線との間に、有料道路本線の路側アンテナと同振幅かつ逆位相のアンテナを設置し、電波を隣接車線方向に放射し、通信不安定領域の電波を打ち消すことにより、隣接車線で本来通信すべきでない車両との誤通信を防止することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  逆位相アンテナ、２  路側アンテナ、３  中継ボックス、４  路側無線装置、５  有料道路本線、６  隣接車線、７  ＥＴＣ車両、８  ＥＴＣ車両、９  通信領域、１０  通信不安定領域、１１  電波圏、１２  領域、２０  車両検知器、２１  車両検知器、３０  計算機（車線サーバ）。
【図１】
2011197735.tif 000003
【図２】
2011197735.tif 000004