(57)【要約】【課題】温度環境が変化しても、自動料金収受システムにおいて路車間通信の開始タイミングを的確に検出することが可能な車載装置を提供する。【解決手段】車載装置に受信される信号強度を表す信号ＲＳが、増幅回路１１０Ａの一方の入力部を構成する演算増幅器１１１の非反転入力部に与えられ、この増幅回路１１０Ａの他方の入力部には、オフセット電圧発生回路１１０Ｂで発生された電圧ＶＲＥＦが与えられる。オフセット電圧発生回路１１０Ｂは抵抗１１５，１１６とサーミスタ１１７から構成され、各抵抗値およびサーミスタの温度特性は、環境温度に対して受信感度が一定となるように設定される。【選択図】　　　図２
2004080114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の通行料金の収受に関する処理を行う自動料金収受システム用の車載装置において、
路側に設置された無線装置との間で通信を行うための送受信部と、
環境温度を反映させて、前記送受信部で受信された信号強度を補正するための補正部と、
前記送受信部による送受信のための処理を実行すると共に前記補正部の補正結果に応じて前記送受信部で受信された信号を有効または無効とする制御部と、
を備えたことを特徴とする自動料金収受システム用の車載装置。
【請求項２】
前記補正部が、
前記送受信部で受信された信号を増幅する増幅回路と、
前記環境温度に応じたオフセット電圧を前記増幅回路に発生させるオフセット電圧発生回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載された自動料金収受システム用の車載装置。
【請求項３】
前記増幅回路が、
非反転入力部に前記送受信部で受信された信号を入力する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力部と反転入力部との間に接続された第１の抵抗と、
一端が前記演算増幅器の反転入力部に接続された第２の抵抗と、
を備え、
前記オフセット電圧発生回路が、
電源と前記第２の抵抗の他端との間に接続された第３の抵抗と、
前記第２の抵抗の他端と接地との間に接続された第４の抵抗と、
前記第３または前記第４の抵抗の何れかと並列接続された感熱素子と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載された自動料金収受システム用の車載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有料道路を通行する車両に対し料金を課金して収受するための自動料金収受システムで用いられる車載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一部の地域において、高速道路等の通行料金を自動的に収受するための自動料金収受システムの運用が開始された。このシステムは、料金所ゲートに設置された路側無線装置と車載装置との間で路車間通信を行うことにより、自動的に通行料金の決済を行うもので、料金所ゲートでの交通渋滞を緩和するシステムとして期待されている。
図４を参照して自動料金収受システムの概略を説明する。図４は、本システムが適用された高速道路入口の専用ゲートを示しており、走行路１０の上方には、本システムを構成する路側無線装置２０が設置され、この路側無線装置２０に対する車両進行方向には発進制御装置３０が設置されている。また、図１では示していないが、この専用ゲートを通過する車両には、本システムの車載装置が搭載される。路側無線装置２０は、この高速道路の入口を識別するための信号を送信しており、一般道から高速道路に進入する車両の車載装置が、この信号を受信することにより、高速道路に進入した位置を記録しておく。また、高速道路の出口にも同様の路側無線装置が設置されており、高速道路から一般道に退出する車両の車載装置が路側無線装置と通信を行い、走行区間に応じた通行料金の収受および決済を行うようになっている。
なお、特に図示していないが、本システムが適用された高速道路の専用ゲートには、上述の路側無線装置のほかに、各種の車両検知器、車高計、表示板等が設置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の自動料金収受システムでは、図４に示すように路車間通信が可能な通信領域４０が設定されており、車両進行方向に沿って４メートルと決められている。図５に、路側無線装置２０から出力される電波の通信領域４０における電界強度の分布を示す。同図において、横軸は走行路１０に沿った任意の位置Ｌを表し、縦軸は電界強度（ｄＢｍ）を表す。横軸の右手から左手に向かう方向が図４に示す車両進行方向と一致する。また、符号Ｐは路側無線装置２０の位置を表し、符号ＰＳは通信領域４０の始端を表し、符号ＰＥは通信領域４０の終端を表す。図５に示すように、通信領域４０での電界強度は、路側無線装置２０が設置された位置Ｐ付近をピークとし、通信領域の始端ＰＳおよび終端ＰＥで−６０ｄＢｍとなるように設定されており、始端ＰＳと終端ＰＥとの間の距離が４メートルに設定されている。
【０００４】
本システムの場合、車両が通信領域４０の始端ＰＳに到達した場合、即ち車載装置で受信される信号強度が−６０ｄＢｍに達した場合に路車間通信を開始する。このため、車載装置側では、路側無線装置からの電波の電界強度が−６０ｄＢｍに達したことを検出することにより、路側間通信の開始を制御している。
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術によれば、車載装置は、例えばダッシュボード周辺等に取り付けられるため、直射日光などにより環境温度が大きく変化する。しかも、車載装置を構成する送受信装置は、主としてアナログ回路から構成されており、その受信特性（受信感度）は温度依存性を有している。従って、環境温度が変化すると、車載装置の受信特性が大きく変化し、路車間通信の開始のタイミングにずれが生じる。この結果、例えば受信感度が著しく高まる方向に受信特性が変化した場合には通信領域４０の外の車両との間でも同時に通信が行われる虞を生じ、また、受信感度が著しく低下する方向に受信特性が変化した場合には、通信領域４０を通過する間に路車間通信が終了しない虞を生じることになる。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、温度環境が変化しても、路車間通信の開始タイミングを的確に検出することが可能な自動料金収受システム用の車載装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
即ち、請求項１に記載された発明は、車両の通行料金の収受に関する処理を行う自動料金収受システム用の車載装置（後述する図２に示す車載装置に相当する構成要素）において、路側に設置された無線装置との間で通信を行うための送受信部（後述する受信回路１２０および送信回路１３０から構成される回路に相当する構成要素）と、環境温度を反映させて、前記送受信部で受信された信号強度を補正するための補正部（後述する信号強度判別回路１１０に相当する構成要素）と、前記送受信部による送受信のための処理を実行すると共に前記補正部の補正結果に応じて前記送受信部で受信された信号を有効または無効とする制御部（後述する制御部２００に相当する構成要素）と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、環境温度が変化すると、補正部による信号強度の電圧が変化し、見かけ上、送受信部での受信特性が変化する。従って、環境温度に応じて、受信特性が一定となるように補正電圧（補正量）を変化させることにより、環境温度によらずに、一定の信号強度を的確に検出することが可能になる。よって、温度環境が変化しても、路車間通信の開始タイミングを的確に検出することが可能になる。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された自動料金収受システム用の車載装置において、前記補正部が、前記送受信部で受信された信号を増幅する増幅回路（後述する増幅回路１１０Ａに相当する構成要素）と、前記環境温度に応じたオフセット電圧を前記増幅回路に発生させるオフセット電圧発生回路（後述するオフセット電圧発生回路１１０Ｂに相当する構成要素）と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された自動料金収受システム用の車載装置において、前記増幅回路が、非反転入力部に前記送受信部で受信された信号を入力する演算増幅器（後述する演算増幅器１１１に相当する構成要素）と、前記演算増幅器の出力部と反転入力部との間に接続された第１の抵抗（後述する抵抗１１３に相当する構成要素）と、一端が前記演算増幅器の反転入力部に接続された第２の抵抗（後述する抵抗１１４に相当する構成要素）と、を備え、前記オフセット電圧発生回路が、電源と前記第２の抵抗の他端との間に接続された第３の抵抗（後述する抵抗１１５に相当する構成要素）と、前記第２の抵抗の他端と接地との間に接続された第４の抵抗と、前記第３または前記第４の抵抗の何れかと並列接続された感熱素子（後述するサーミスタ１１７に相当する構成要素）と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の形態を説明する。
図１に、この実施の形態に係る自動料金収受システム用の車載装置の構成を示す。この自動料金収受システムの路側装置の構成については、前述の図４に示す構成と同様である。図１に示すように、この車載装置は、送受信装置１００、制御部２００ヒューマンインタフェース３００、ＩＣカードリードライタ４００から構成される。ここで、送受信装置１００は、５．８ＧＨｚ帯でＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式により前述の路側無線装置２０との間で半２重通信を行うためのいわゆるＲＦモジュールであり、信号強度補正回路１１０、受信回路１２０、送信回路１３０、アンテナ１４０から構成される。
【００１２】
受信回路１２０は、上述の路側無線装置２０から出力された電波をアンテナ１４０を介して受信するもので、受信した信号を中間周波増幅して検波し、信号ＲＸとして制御部２００に出力する。この受信回路１２０は、いわゆるＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を内蔵しており、受信信号の強度を表す信号ＲＳも出力する。なお、特に図示していないが、送受信動作に必要とされる中間周波を生成するための局部発信回路も内蔵している。送信回路１３０は、制御部２００から供給される信号ＴＸをＡＳＫ変調してアンテナ１４０を介して送信するものである。
【００１３】
信号強度補正回路１１０は、受信回路１２０から信号ＲＳを入力し、この受信回路１２０に受信された信号強度を補正するものである。この補正結果は信号ＲＳＩとして制御部２００に与えられる。制御部２００は、装置各部を制御するものであると共に、自動料金収受システムの車載装置に要求される各種の処理を実行するためのデータ処理部として機能するものでもある。この制御部２００には、受信信号が規定値に達したか否かを判別するための信号強度判別回路２１０が内蔵されている。また、制御部２００には、表示部や操作スイッチ等のヒューマンインタフェース３００とＩＣカードリードライタ４００が接続される。ＩＣカードリードライタ４００には、通行料金を決済するために必要とされる個人情報が記録されたＩＣカードが装着される。
【００１４】
図２に、信号強度補正回路１１０の構成を示す。この信号強度補正回路１１０は、受信回路１２０から出力される信号ＲＳを所定の増幅率で増幅する増幅回路１１０Ａと、この増幅回路１１０Ａにオフセット電圧ＶＯＦを発生させるためのオフセット電圧発生回路１１０Ｂとから構成される。ここで、増幅回路１１０Ａは、演算増幅器１１１、抵抗１１２〜１１４、コンデンサ１１８から構成される。具体的には、演算増幅器１１１の非反転入力部には上述の信号ＲＳが入力され、演算増幅器１１１の出力部と反転入力部との間には抵抗１１２，１１３（第１の抵抗）が接続され、演算増幅器１１１の反転入力部には抵抗１１４（第２の抵抗）の一端が接続される。コンデンサ１１８は電源ＶＤＤを安定化させるためのものである。
【００１５】
図３に、増幅回路１１０Ａの入出力特性線Ａ，Ｂとオフセット電圧ＶＯＦとの関係を示す。同図において、横軸は入力信号である信号ＲＳの信号レベルを表し、縦軸は出力信号であるＲＳＩの信号レベルを表す。また、特性線Ａは、オフセット電圧ＶＯＦがゼロの場合を示し、特性線Ｂは、オフセット電圧ＶＯＦが存在する場合を示す。同図から理解されるように、オフセット電圧ＶＯＦにより信号ＲＳに対する信号ＲＳＩの信号強度を補正することができる。この実施の形態では、この増幅回路の特性を利用し、信号強度の補正を伴った増幅（以下、補正増幅と呼ぶ）を信号ＲＳに対して行うことにより、補正増幅された信号ＲＳＩを得ている。
【００１６】
また、オフセット電圧発生回路１１０Ｂは、抵抗１１５，１１６およびサーミスタ１１７から構成される。具体的には、電源ＶＤＤと上述の抵抗１１４の他端との間には抵抗１１５が接続され、抵抗１１４の他端と接地との間には抵抗１１６が接続される。抵抗１１６には感熱素子であるサーミスタ１１７が並列接続される。このオフセット電圧発生回路１１０Ｂは、基本的には、抵抗１１６およびサーミスタ１１７からなる並列抵抗と抵抗１１５とにより電源ＶＤＤを分圧することにより電圧ＲＥＦを発生するものである。この電圧ＶＲＥＦは抵抗１１４を介して増幅回路１１０Ｂに供給され、これにより、環境温度に対する温度依存性を増幅回路１１０Ａのオフセット電圧ＶＯＦに持たせている。この温度依存性は、後述するように、環境温度に起因する受信回路１２０等の受信特性の変動を打ち消すように設定される。
【００１７】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
図１に示す自動料金収受システムの車載装置を搭載する車両が、図４に示す本システムの専用ゲートの遠方を走行している場合、路側無線装置２０から車両に到来する電波は微弱であるため、車載装置の受信回路１２０は小レベルの信号ＲＳを出力する。この信号ＲＳを入力する信号強度補正回路１１０は、信号ＲＳに対し補正増幅を行い、補正増幅された信号ＲＳＩを出力する。補正増幅された信号ＲＳＩは、制御部２００内の信号強度判別回路２１０に入力され、ここで、受信信号の信号強度が規定値に達していない旨の判別を行う。制御部２００は、信号強度判別回路２１０の判別結果から車両が通信領域４０に到達していないと判断する。この場合、制御部２００は、受信回路１２０から入力する信号ＲＸを無効とし、実質的に送受信のための処理を行わない。
【００１８】
続いて、車両が専用ゲートに接近するにつれ、信号ＲＳの信号レベルが徐々に上昇する。そして、車両が通信領域４０の始端ＰＳに到達し、車載装置に受信される信号強度が−６０ｄＢｍに到達すると、信号ＲＳが規定電圧を超える。この信号ＲＳを入力する信号強度補正回路１１０は補正増幅を行い、補正増幅された受信信号ＲＳＩが制御部２００内の信号強度判別回路２１０に入力され、ここで、受信信号の信号強度が規定値に達した旨の判別を行う。制御部２００は、信号強度判別回路２１０の判別結果から、車両が通信領域４０に到達したと判断する。そして、制御部２００は、受信回路１２０から入力する信号ＲＸを有効とすると共に送受信のための一連の処理を開始し、車両が通信領域４０を通過中に路側無線装置２０と通信し、通行料金の収受に必要とされる処理を実行する。以上により、自動的に通行料金の収受および決済がなされる。
【００１９】
次に、車載装置の環境温度が変化した場合の信号強度補正回路１１０の動作を説明する。この車載装置は、環境温度を反映させて、受信回路１２０で受信された信号強度を補正する。具体的に説明する。図１に示す車載装置の環境温度が上昇すると、図２に示すサーミスタ１１７の抵抗値がこの環境温度に応じて低下するため、オフセット電圧発生回路１１０Ｂで発生される電圧ＶＲＥＦが低下する。電圧ＶＲＥＦが低下すると、増幅回路１１０Ａの図３に示すオフセット電圧ＶＯＦが小さくなり、その結果、信号強度補正回路１１０から出力される信号ＲＳＩの信号レベルが上昇する。よって、見かけ上、信号ＲＳを出力する受信回路１２０の受信感度が上昇することになる。これに対し、車載装置の環境温度が低下した場合、サーミスタ１１７の抵抗値が上昇するため、電圧ＶＲＥＦが上昇し、オフセット電圧ＶＯＦがこの環境温度に応じて大きくなる。従って、信号ＲＳＩの信号レベルが低下し、見かけ上、受信回路１２０の受信感度が低下することになる。
【００２０】
ここで、オフセット電圧発生回路１１０Ｂを構成する抵抗１１５，１１６の抵抗値およびサーミスタ１１７の温度特性は、環境温度の変化に対する増幅回路１１０Ａおよび受信回路１２０の電気的特性の変動を打ち消す方向に電圧ＶＲＥＦが変化するように設定される。換言すれば、サーミスタ１１７により、温度環境に応じて増幅回路１１０Ａのオフセット電圧を変化させることにより、見かけ上、受信回路１２０の受信感度を一定に保っている。これにより、環境温度の影響を受けることなく、通信領域４０の始端ＰＳで車載装置が精度良く送受信を開始することが可能となる。従って、同時的に路側無線装置２０と複数の車両（車載装置）との間で路車間通信が行われることがなくなると共に、路車間通信を通信領域４０内で的確に行うことが可能になる。
【００２１】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施の形態では、図２に示すサーミスタ１１７が、接地側に接続された抵抗１１６と並列接続されるものとしたが、サーミスタの温度特性（温度係数）によっては電源ＶＤＤ側に接続された抵抗１１５と並列接続するものとしてもよい。また、上述の実施の形態では、自動料金収受システムに適用したが、これに限らず、変化する環境温度下で一定の受信特性を維持する必要のある用途に適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、環境温度を反映させて受信信号の信号強度を判別し、この判別結果に応じて受信信号を有効または無効とするようにしたので、温度環境が変化しても、見かけ上の受信感度が一定となり、自動料金収受システムにおいて路車間通信の開始タイミングを的確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る自動料金収受システムの車載装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る信号強度補正回路の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る信号強度補正回路（増幅回路１１０Ａ）のオフセット電圧を説明するための図である。
【図４】自動料金収受システムが適用された専用ゲートを説明するための図である。
【図５】自動料金収受システムの通信領域での電界強度の分布を示す図である。
【符号の説明】
１０；走行路、２０；路側無線装置、３０；発進制御装置、４０；通信領域、１００；送受信装置（ＲＦモジュール）、１１０；信号強度補正回路、１１０Ａ；増幅回路、１１０Ｂ；オフセット電圧発生回路、１１１；演算増幅器、１１２，１１３，１１４，１１５，１１６；抵抗、１１７；サーミスタ（感熱素子）、１１８；コンデンサ、１２０；受信回路、１３０；送信回路、１４０；アンテナ、２００；制御部（データ処理部）、２１０；信号強度判別回路、３００；ヒューマンインタフェース、４００；ＩＣカードリードライタ。
【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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