(57)【要約】【課題】狭域無線通信システム（ＤＳＲＣ：Dedicated Short-Range Communication System）を用いてＥＴＣ車載器との間で通信を行うための路側無線装置を提供する。【解決手段】ＥＴＣにおける路側無線装置であって、アンテナで受信した各車載器２１からの受信信号強度（以下、ＲＳＳＩ）を検出するＲＳＳＩ検出器５と、検出したＲＳＳＩ値が予め定められた閾値を超えるか否かを判定するＲＳＳＩ判定器６と、ＲＳＳＩ値が閾値を超えた場合のみに受信信号を有効と判断して当該車載器２１との間で信号送受信を開始する通信制御器７を設けた。装置本体１を、トンネル内の料金所に設置し、予め定められた閾値として、−５２ｄＢｍを設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＴＣにおける路側無線装置であって、アンテナで受信した各車載器からの受信信号強度（以下、ＲＳＳＩ）を検出するＲＳＳＩ検出器と、検出したＲＳＳＩ値が予め定められた閾値を超えるか否かを判定するＲＳＳＩ判定器と、ＲＳＳＩ値が閾値を超えた場合のみに受信信号を有効と判断して当該車載器との間で信号送受信を開始する通信制御器を設けたことを特徴とする路側無線装置。
【請求項２】
装置本体が、電波の多重反射が発生する場所に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の路側無線装置。
【請求項３】
装置本体が、トンネル内の料金所に設置されていることを特徴とする請求項２に記載の路側無線装置。
【請求項４】
予め定められた閾値として、−５２ｄＢｍを設定することを特徴とする請求項３に記載の路側無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭域無線通信システム（ＤＳＲＣ：Dedicated Short-Range Communication System）を用いてＥＴＣ車載器との間で通信を行うための路側無線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高速道路や駐車場等に応用されているノンストップ料金収受システム（以下、ＥＴＣ：Electronic Toll Collection System）においては、車両に搭載されたＥＴＣ車載器と料金所側に設置された路側無線装置の間で、狭域無線通信システム（ＤＳＲＣ）を用いて路車間通信を行っている（特許文献１、２を参照）。
この路側無線装置は、車両が通信範囲内に入ってきた場合に、車両に向け電波を送信するとともに、ＥＴＣ車載器からの信号をアンテナで受信して両者間でデータ信号の送受信を行うものである。
【０００３】
また、前記ＥＴＣ車載器は車載器が通信範囲内に入り、路側無線装置から発射された電波が無応答レベル（−７０．５ｄＢｍ）を上回った場合に電波を返信するように構成されている。即ち、前記無応答レベルを閾値として、車載器がこれを超えた電波を受信した場合には、車両が通信範囲内に入ったものとみなし路側無線装置との間で通信を開始するよう構成されている。
【０００４】
一方、路側無線装置から発射した電波は、屋外の料金所のように解放された空間内にあれば、電波の反射は路面から空に向けた反射のみでほとんど影響を受けることがないため５〜６ｍで一気に減衰する傾向があり、車載器の受信電力が前記無応答レベルを超える場合はアンテナの手前約５ｍの位置であるため、これを通信範囲としておけばよい。
しかしながら、掘割料金所と称されるトンネル内にある料金所やビル内の料金所などにおいては、天井および左右の壁面が存在して断面が矩形の密閉空間を構成しているので、料金所側の天井付近に設置してある路側無線装置のアンテナから発射された電波は四方で１次反射、２次反射、３次反射・・・と何重にも反射しつつ進行することになる。
【０００５】
この多重反射がある場合について、セル空間法（この方法については後述する）によるシミュレーション技法を用いて測定した結果、例えばアンテナの手前１４ｍの位置であっても、車載器の受信電力は約−５７ｄＢｍとＥＴＣ車載器の無応答レベルを大きく超えていることが判明した。このため、本来は１４ｍの位置で通信範囲外のエリアであるにもかかわらず、車載器は料金所エリア内に入ったものと認識して応答を開始することとなり、これが誤った路車間通信につながるという問題点があった。
【０００６】
一方、このような多重反射を防止する方法として、例えば特許文献３に示されるように、天井および左右の壁面に電波吸収体を施工し、この電波吸収体に反射した電波を吸収させることにより多重反射の影響をなくすことが行われている。しかし、この電波吸収体は非常に高価なものであり多額の設置費用が必要になるという問題点があった。また、この電波吸収体を何処に設置するのが最も効率的であるかが十分に解明されておらず、できるだけ少ない枚数の電波吸収体で効率的に施工する技術が確立されておらず、安全をみて多めに設置する必要があるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０２７３８号公報
【特許文献２】特開２００２−４２１９１号公報
【特許文献３】特開２００２−２４５４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決して、トンネル内にある料金所等において多重反射の影響で車載器が応答開始した場合であっても、車両が実際に通信範囲のエリアに入らない限りは路車間通信を行わないように制御することができ、また車載器には一切手を加えることなく路側無線装置だけの改良で済ますことができ、更には極力少ない枚数の電波吸収体により電磁環境改善の施工を行うことができる路側無線装置を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、ＥＴＣにおける路側無線装置であって、アンテナで受信した各車載器からの受信信号強度（以下、ＲＳＳＩ）を検出するＲＳＳＩ検出器と、検出したＲＳＳＩ値が予め定められた閾値を超えるか否かを判定するＲＳＳＩ判定器と、ＲＳＳＩ値が閾値を超えた場合のみに受信信号を有効と判断して当該車載器との間で信号送受信を開始する通信制御器を設けたことを特徴とする路側無線装置である。
【００１０】
また、装置本体が電波の多重反射が発生する場所に設置されているものとすることができ、これを請求項２に係る発明とする。
【００１１】
更に、装置本体がトンネル内の料金所に設置されているものとすることができ、これを請求項３に係る発明とし、この場合に予め定められた閾値として、−５２ｄＢｍを設定することが好ましく、これを請求項４に係る発明とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１にかかる発明では、ＥＴＣ用路側無線装置において、ＲＳＳＩ検出器と、ＲＳＳＩ判定器と、通信制御器を設け、各車載器からの受信信号強度（ＲＳＳＩ）が閾値を超えた場合のみに受信信号を有効と判断して当該車載器との間で信号送受信を開始するようにしたので、電波の多重反射があっても誤った路車間通信を確実に防ぐことが可能となる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、装置本体が、電波の多重反射が発生する場所に設置されており、多重反射の影響を解消して正しい路車間通信を確保することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明では、装置本体が、トンネル内の料金所に設置されており、従来、多重反射の影響で多発した誤通信を確実に防止することが可能となった。
【００１５】
請求項４に係る発明では、予め定められた閾値として、−５２ｄＢｍを設定することでトンネル内料金所における誤通信を確実に防止することができるとともに、ＥＴＣで必要とされる通信距離を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の通信シーケンスを示す説明図である。
【図３】車載器での路側無線装置からの受信信号強度（ｄＢｍ）と進入方向距離（ｍ）との関係を示すグラフである。
【図４】路側無線装置での車載器からの受信信号強度（ｄＢｍ）と進入方向距離（ｍ）との関係を示すグラフである。
【図５】ＥＴＣシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図５に、ＥＴＣシステムの概略図を示す。図示のものは、トンネル内にある掘割料金所に設けたシステムを示しており、路面３０、天井３１および左右の壁面（図示せず）が存在して断面が矩形の密閉空間を構成している。トンネル諸元の一例を示すと、天井の高さ８．３ｍ、左右側壁間距離１４ｍの空間であり、そこに路面から５ｍの高さに路側無線装置のアンテナが設置される。
図中、１は料金所側の天井付近に設置されたＥＴＣ用路側無線装置の装置本体、２はＥＴＣ用路側無線装置に設けられるアンテナ、２０は車両、２１はＥＴＣ車載器である。また、３２は車両２０が料金所に向け進入してきたことを検出し、それを装置本体１に通信する入口側車両センサ、３３は車両２０が料金所を通り抜けたことを検出する出口側車両センサである。
【００１８】
このようなＥＴＣシステムにおける路車間通信について概略を説明する。
車両２０が料金所に向け進入すると、車両センサ３２が検知して信号（Ｓ１）を装置本体１に通信し、この信号（Ｓ１）を受信して装置本体１が３．９ｍｓｅｃの周期でフレームコントロールメッセージチャンネル（ＦＣＭＣ）と称される信号（Ｓ２）を発射し続ける。次いで、車載器２１が無応答レベルを超えた信号（Ｓ２）を受信するとアクチベーションチャンネル（ＡＣＴＣ）と称される信号（Ｓ３）を発射する。そして、装置本体１がこの信号（Ｓ３）を受信すると装置本体１と車両２０との間で路車間通信が開始されることとなる。
この場合に掘割料金所のような密閉空間においては、多重反射の影響を受けて通信範囲外のエリアであるにもかかわらず、車載器２１が料金所エリア内に入ったものと認識して応答を開始し、これが誤った路車間通信を発生させることは前述した通りである。
【００１９】
そこで本発明では、アンテナで受信した車載器からの受信信号強度（以下、ＲＳＳＩ）を検出するＲＳＳＩ検出器と、検出したＲＳＳＩ値が予め定められた閾値を超えるか否かを判定するＲＳＳＩ判定器と、ＲＳＳＩ値が閾値を超えた場合のみに受信信号を有効と判断して車載器との間で信号送受信を開始する通信制御器を設けた路側無線装置とした。
図１に、この装置本体１のブロック図を示す。図中、２はアンテナ、３は共用器、４ａは送信機、４ｂは受信機であり、以上の構成は従来のものと同じであるが、本発明ではアンテナ２で受信した車載器２１からの受信信号強度（ＲＳＳＩ）を導入するに当り、このＲＳＳＩ値を検出するＲＳＳＩ検出器５を設け、また検出したＲＳＳＩ値が予め定められた所定の閾値を超えるか否かを判定するＲＳＳＩ判定器６を設け、更にＲＳＳＩ値が閾値を超えた場合のみに受信信号を有効と判断して車載器２１との間で信号送受信を開始し、それ以外の場合は車載器２１からのＲＳＳＩがあっても無視する通信制御器７を設けた構造となっている。
なお、８は車載器からの情報に基づき料金計算を行うための車線サーバである。
【００２０】
このように構成した本発明のＥＴＣ用路側無線装置の通信シーケンスにつき、図２を参照しつつ説明する。
先ず、車両２０が料金所に向け進入すると、車両センサ３２が検出して信号（Ｓ１）を装置本体１に通信する。装置本体１はこの信号（Ｓ１）を受信すると３．９ｍｓｅｃの周期でフレームコントロールメッセージチャンネル（ＦＣＭＣ）と称される信号（Ｓ２）を発射し続ける。図２上段部は通信範囲外であり、ここでは車載器２１は装置本体１からの信号（Ｓ２）を受信してもそのレベルが無応答レベルを超えていないので、これには応答しない。従って、この領域では路車間通信は行われない。
【００２１】
次いで、図２中段部は通信範囲外であるが多重反射の影響を受けており、車載器２１は無応答レベルを超えた信号（Ｓ２）を受信する領域である。このため車載器２１は、アクチベーションチャンネル（ＡＣＴＣ）と称される信号（Ｓ３）を発射する。従来は、この信号（Ｓ３）の発射により直ぐに装置本体１との間で通信が開始され、誤った路車間通信が生じていた。
これに対し本発明では、装置本体１は、この車載器２１からの信号（Ｓ３）を受信するとＲＳＳＩ検出器５を経た後、検出したＲＳＳＩ値が予め定められた所定の閾値（Ｔ）を超えるか否かをＲＳＳＩ判定器６で判定し、次いで、通信制御器７によりＲＳＳＩ値が閾値（Ｔ）を超えた場合にのみ受信信号を有効と判断して車載器２１との間で信号送受信を開始し、それ以外の場合は車載器２１からのＲＳＳＩがあっても無視することとなる。従って、この領域ではＲＳＳＩ値が閾値（Ｔ）を超えていないので、車載器２１からの信号（Ｓ３）は無視されることとなり、車両２０との間で路車間通信は行われない。この結果、従来のような誤った路車間通信を発生させることがなくなる。
なお、前記過程で、各車載器２１からの信号（Ｓ３）が発射されるタイミングは通信規約により通信制御器７で予測できるので、ＲＳＳＩ検出器５の検出動作は通信制御器７から指示されたタイミングで実施される。
【００２２】
次いで、図２下段部の通信範囲内に入ると、車載器２１は無応答レベルを超えた信号（Ｓ２）を受信するため、アクチベーションチャンネル（ＡＣＴＣ）と称される信号（Ｓ３）を発射する。
装置本体１は、この車載器２１からの信号（Ｓ３）を受信するとＲＳＳＩ検出器５を経た後、検出したＲＳＳＩ値が予め定められた所定の閾値（Ｔ）を超えるか否かをＲＳＳＩ判定器６で判定するが、この領域ではＲＳＳＩ値が閾値（Ｔ）を超えているので、通信制御器７は受信信号を有効と判断して車両２０との間で信号送受信を開始することとなる。
【００２３】
次に、前記閾値（Ｔ）について説明する。
図３は、ダウンリンク、即ち車載器での路側無線装置からの受信信号強度（ｄＢｍ）と進入方向距離（ｍ）との関係を示すグラフである。進入方向距離０ｍの地点が路側無線装置のアンテナ直下に対応する。図３において、破線Ｂは電波の反射を考慮しない直接波のみの推移を示している。一方、実線Ａは電波の多重反射を考慮して直接波に多重反射波を加えた場合の推移を示している。
なお、実線Ａについては、セル空間法によるシミュレーション技法を用いて計算した結果である。このセル空間法は、１２次反射という高次反射まで取り込んで多重反射する電波の推移をシミュレーションする計算方法であり、実測値のグラフと極めて近似していることが確認されている（大山満澄：「道路交通システムにおける電磁環境」、月間ＥＭＣNo.２１０、２９−３７、２００５参照）。
【００２４】
このグラフから明らかなように、車載器は路側無線装置から発射された電波が無応答レベル（−７０．５ｄＢｍ）を上回った場合は電波を返信するように構成されているので、多重反射の影響を受けアンテナの手前約５．５ｍ〜１４ｍの区間においても応答を開始してしまう。本来、この区域は通信範囲外のエリアであり、応答したくない区間である。
一方、図４は、アップリンク、即ち路側無線装置での車載器からの受信信号強度（ｄＢｍ）と進入方向距離（ｍ）との関係を示すグラフである。前記のように多重反射の影響を受けると、車載器はアンテナの手前約５．５ｍ〜１４ｍの区間においても応答を開始するが、路側無線装置の受信感度は−６５ｄＢｍであるので、前記車載器からの信号を路側無線装置は受信することとなり、誤った路車間通信の原因となる。
そこで、本発明のようにＲＳＳＩを導入し、閾値（Ｔ）として−５２ｄＢｍを設定すると、アンテナの手前約５ｍ〜１４ｍの区間においては閾値（Ｔ）を超えないため、車載器との間で信号送受信を開始することがない。この結果、従来のようにこの区間における誤通信を確実に排除することが可能となる。
なお、−５２ｄＢｍという閾値は、掘割料金所において回線設計上の変動要因が重なった場合でも、有効な通信距離を確保できる閾値として設定されたものである。
【００２５】
以上の説明は、路側無線装置が掘割料金所のような四方に壁面を有する密閉空間において用いられる場合について説明したが、その他に天井のみを有する料金所や左右壁面だけがある料金所などの電波の多重反射が発生するあらゆる場所に設置して利用できることは勿論である。また、閾値（Ｔ）の設定についても、環境に応じて任意に選択することができるものである。
また、以上の説明は、ＥＴＣ車載器を搭載した1台の車両がＥＴＣ料金所へ進入してきた場合について説明したが、複数の車両が進入してきた場合についても適用できることは勿論である。
【００２６】
このように、本発明では図２中段部に示す電波の多重反射が生じる区間においても、ＲＳＳＩを導入することにより多重反射の影響を受けることなく正しい路車間通信を実行可能とし、また車載器には一切手を加えることなく路側無線装置だけの改良で済ませられるため従来通り車載器はそのまま使用することができる利点がある。更には、前記の図２中段部に示す電波の多重反射が生じる区間には電波吸収体を施工する必要がなくなるため、極力少ない枚数の電波吸収体により電磁環境改善の施工を行うことができ、施工費を大幅に削減できるという利点もある。
【符号の説明】
【００２７】
１  装置本体
２  アンテナ
３  共用器
４ａ  送信機
４ｂ  受信機
５  ＲＳＳＩ検出器
６  ＲＳＳＩ判定器
７  通信制御器
８  車線サーバ
２０  車両
２１  車載器
３０  路面
３１  天井
３２  入口側車両センサ
３３  出口側車両センサ
【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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