(57)【要約】【課題】規定の通信領域外における誤通信を防止する。【解決手段】移動局から送出される電波を受信し到来方向を検出することによって移動局位置を算出する算出手段と、移動局位置が所定の領域内に存在するか否かを判定する手段と、判定結果を用いて当該移動局との通信を制御する手段を備える。これによって、無線通信で得られる複数の移動局位置情報を用いて確実に通信領域の内外判定を行う。移動局位置が所定の領域内にあると判定された場合、次に送信すべきデータを移動局に送信する。一方、所定の領域外にあると判定される場合、移動局に対してデータの再送要求処理を行い、規定回数行っても移動局位置が規定の領域外にあると判定されるときは、異常通信と判定して通信を中止する。【選択図】  図１
2004297422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と基地局との間で無線通信により所定のデータの送受信を行う移動体通信制御方法において、
電波受信手段によって、前記移動局からのデータ送信の際送出される電波を受信し、
移動局位置算出手段によって、前記受信した電波の到来方向を検出して前記移動局の位置を算出し、
判定手段によって、前記移動局位置算出手段により算出された前記移動局の位置が所定の領域内に存在するか否かを判定し、
処理手段によって、前記のように算出された移動局位置が、前記所定の領域内にあると判定された場合には、次に送信すべきデータを移動局に送信するための処理を行う
ことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記移動局位置算出手段によって、前記移動局から送信されるデータを受信する毎に、移動局位置を算出すると共に、
前記判定手段によって行われる判定を、繰り返し実行することを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記判定手段によって行われる判定を、行うか否かを受信データ毎に予め設定しておくことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記移動局との間で所定のデータの送受信が終了した時点で、前記移動局が正常に通信を行ったと判定し、
その旨をモニタに表示することを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記処理手段によって、前記のように算出された移動局位置が、前記所定の領域内にないと判定された場合には、
異常通信と判定し、通信を中止する
ことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項６】
請求項１において、
前記処理手段によって、前記のように算出された移動局位置が、前記所定の領域内にないと判定された場合には、
移動局位置再算出のため移動局に対して当該データの再送要求処理を行うことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記移動局から再送されたデータにより算出された移動局位置が前記所定の領域内に存在しないと判定された場合には、更に再送要求処理を行い、再送要求処理を規定回数繰り返すことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記規定回数行った再送要求処理によっても、検出された位置が規定の領域内に存在しないと判定される場合には、異常通信と判定し通信を中止することを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項９】
移動局と基地局との間で無線通信により所定のデータの送受信を行う移動体通信制御方法において、
電波受信手段によって、前記移動局からのデータ送信の際に送出される電波を受信し、
移動局位置算出手段によって、前記電波を受信する毎に電波の到来方向を検出して前記移動局の位置を算出し、
記憶手段によって、当該算出された移動局位置を各々記憶し、
位置算出履歴処理部によって、前記記憶手段によって記憶された過去の移動局位置情報を参照して前記移動局の移動速度を推定し、
判定手段によって、前記移動局の推定移動速度が所定の速度以内であるか否かを判定する
ことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記移動局の推定移動速度が所定の速度以内であると判定された場合に、次に送信すべきデータを移動局に送信するための処理を行うことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記移動局から送信されるデータを受信する毎に、前記移動局の推定移動速度が所定の速度以内であるか否かの判定を繰り返し実行することを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記判定手段によって行われる判定を、行うか否かを受信データ毎に予め設定しておくことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記移動局との間で所定のデータの送受信が終了した時点で、前記移動局が正常に通信を行ったと判定し、
その旨をモニタに表示することを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１４】
請求項１０において、
前記のように推定された推定移動速度が、前記所定の速度以内にないと判定された場合には、異常通信と判定し、通信を中止する
ことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１５】
請求項１０において、
前記移動局が前記所定の速度で移動していないと判定された場合には、移動局位置再算出のため前記移動局に対してデータの再送要求処理を行うことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記移動局から再送されたデータにより算出された推定移動速度が前記所定の移動速度以内でないと判定された場合には、更に再送要求処理を行い、再送要求処理を規定回数繰り返すことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記規定回数行った再送要求処理によっても、推定された移動速度が規定の移動速度内にないと判定される場合には、異常通信と判定し通信を中止することを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１８】
移動局と基地局との間で無線通信により所定のデータの送受信を行う移動体通信制御方法において、
カメラによって移動局を搭載した車両を撮影し、
電波受信手段によって、前記移動局からのデータ送信の際に送出される電波を受信し、
移動局位置算出手段によって、前記受信した電波の到来方向を検出して前記移動局の位置を算出し、
判定手段によって、前記移動局位置算出手段により算出された前記移動局の位置が所定の領域内に存在するか否かを判定し、
当該算出された移動局位置を前記カメラの撮影座標系に変換して、座標変換された移動局位置を表すマークを、カメラによって撮影された画像に重畳し、これをモニタに表示する
ことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記判定手段によって、前記移動局位置算出手段により算出された前記移動局の位置が所定の領域内に存在するか否かを判定し、
前記モニタに、前記移動局との通信結果を重畳表示する
ことを特徴とする移動体通信制御方法。
【請求項２０】
請求項１８において、
前記判定手段によって、前記移動局位置算出手段により算出された前記移動局の位置が所定の領域内に存在しないと判定された場合には、前記モニタに、前記移動局の車両番号を重畳表示する
ことを特徴とする移動体通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動料金収受システムＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍ）における通信方法、即ち、車両等に搭載された移動局と路側に設置された基地局との間での通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチパス対策に関し、通信中の車載器が自動料金収受システムＥＴＣの車線の通信領域内に存在しているのか、或いは隣接車線等の通信領域外に存在しているのかを判定し、その結果に基づき通信を制御する方法として、例えば特開２００１−１４３１１１号が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４３１１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この文献からは、路側アンテナと車載器との間の一度の通信では通常複数回のデータの送受信が行われ、当該一度の通信では複数個の車載器位置が算出されることが分かる。車載器位置は、車載器からの送信データを重畳した電波を基地局が受信することにより算出されるため、算出位置情報の精度は電波伝搬特性に依存することとなる。この電波伝搬特性はマルチパス（多重反射波）の影響により変動するので、算出された位置情報の中には、実際には通信領域内に車載器が存在する場合であっても検出位置が通信領域外にあると判定される場合があることが考えられる。
【０００５】
しかしながら上記文献では、実際には通信領域内に車載器が存在する場合であっても、一度でも検出位置が通信領域外にあると判定された場合には通信を中止してしまう可能性がある。
【０００６】
そこで、得られた複数の車載器位置情報を用いて、より確実に通信領域の内外判定を行い、通信を制御する必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために本発明は、移動局からの電波の到来方向を検出して当該移動局の位置を算出し、その位置情報或いはその位置情報から推定される速度が所定範囲に存在するか否かを判定し、判定結果を用いて移動局との通信を制御するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
【０００９】
図１に第一の実施例における機能構成を示す。基地局側（路側）は主として基地局制御装置１００と、無線通信用アンテナ部１０１，到来角検出用アンテナ部１０２から構成される。基地局制御装置１００は、移動局側（車側）へのデータ送信要求処理及び移動局から送信されたデータの受信処理を行うデータ処理部１０４，通信の制御を行う制御部１０５，データの変復調及び送受信処理を行う送受信部１０６，到来角検出用アンテナ１０２によって検出された到来角より移動局無線装置１０３の位置を計算する位置算出部１０７，位置算出結果が通信領域内に存在するか否かの判定を行う位置算出結果判定部１０８，算出位置結果の判定結果に基づきデータの再送処理を行う位置算出用再送処理部１０９，算出位置結果及び各種パラメータを記憶する記憶部１１０から構成される。
【００１０】
図２に機器設置イメージ図を示す。図２に示すように道路上２００に設置されたガントリ２０１上に無線通信用アンテナ部１０１及び２つの到来角検出用アンテナ部１０２が設置される。無線通信用アンテナ部１０１は電波を路面に向かって放射し、所定の大きさの通信領域２０２を形成している。道路を走行する車両２０３は移動局無線通信装置１０３を搭載し、無線通信用アンテナ部１０１を介して所定の情報の送受信を基地局制御装置１００と行う。
【００１１】
以下、動作を説明する。
【００１２】
図３は第一の実施例における動作を表すフローチャートである。
【００１３】
ＥＴＣでは専用狭域通信ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる通信方式が採用されている。具体的には、社団法人電波産業会にて定められた標準規格「有料道路自動料金収受システム標準規格ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ５５  １．０版」（平成９年１１月２７日策定）に記載の通信方式等である。
【００１４】
なお、ＥＴＣにおけるＤＳＲＣでは、レーン上に車両一台分程度の大きさの通信領域が設定されその領域に車両が進入した際に通信を行い、必要な情報の授受を行うようになっている。またＤＳＲＣでは通信の開始を車載器の受信レベルにより固定的に定めており、車載器があるレベル以上の電波を受信した際に通信を開始する構成になっている。そのため路側アンテナは所定の大きさの通信領域内にのみ車載器が応答可能な強い電波を照射し、規定された通信領域外には車載器が応答しない微弱な電波を照射するように設計される。
【００１５】
さて、移動局１０３を搭載した車両２０３は通信領域２０２に近づくと基地局に対して通信接続要求処理３０１を行う（ＡＣＴＣ（後述）の送信）。通信接続要求処理３０１は、規定の周期で基地局が常時送信するフレーム制御信号ＦＣＭＣ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を受信し、ＦＣＭＣを時間基準としてＡＣＴＣ（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を送信することによって行われる。処理３０２において基地局は、移動局から送信されたＡＣＴＣを受信することによって接続要求受付処理を行い、次に移動局との接続を確立する処理３０３を行う。そして位置検出再送信カウンタの初期化処理３０４を行う。このカウンタの詳細については後述する。基地局における上記までの処理は制御部１０５（図１）において行われる。
【００１６】
接続を確立すると基地局からデータを送信する処理３０５を行い、移動局はそのデータを受信し、それに対する応答データを基地局に送信する処理３０６を行う。このデータを送受信する処理は上記通信方式では移動局と基地局との間でのデータ交換を行うためのチャンネルＭＤＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｄａｔａ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を送受信することによって行われる。送受信するデータ内容の処理はデータ処理部１０４（図１）で行われ、ＭＤＣへの割り当て等の処理は制御部１０５（図１）により行われる。基地局から移動局へのＭＤＣをＢＳＴ，ＢＳＴを受けた移動局が基地局へ送信するＭＤＣをＶＳＴとして区別することも可能である。
【００１７】
基地局は移動局から送信されたデータを受け取ると、移動局位置算出フラグがオンであるか否かを判定する処理３０６１に進む。この移動局位置算出フラグは移動局から送信される各データを受信した際、位置を算出する処理を行うか否かを決定するフラグであり、データ毎に予め定められている。このフラグにより、受信する全てのデータ或いは一部のデータに対して移動局位置を算出し、所定の領域内に存在するか否かを設定することが可能である。
【００１８】
そして、移動局位置算出フラグがオフであれば、処理３１０に進み、基地局と移動局の間で通信する全てのデータの送受信が終了したか否かの判定を行う。
【００１９】
移動局位置算出フラグがオンであれば、移動局の位置を算出する処理３０７に進む。この処理は位置算出部１０７において行われる。位置を算出する処理３０７は具体的には次のようにして行われる。まず到来角検出用アンテナ１０２によって移動局から送信されたデータが重畳した電波を受信する。到来角検出用アンテナ１０２は２つあり（例えば図２参照）、各々は複数の素子を有するアレーアンテナから構成される。そして各素子に到来する電波の位相差から電波の到来方向を検出する。この検出された２つの方向から移動局の位置を計算する。具体的な方向と位置の算出方法は特開平６−２５８４２５号に記載の方法で実現可能である。算出された位置情報は記憶部１１０に記憶され、また位置算出結果判定部１０８に送られる。
【００２０】
位置算出部１０７において移動局位置算出処理３０７が終了すると、位置算出結果判定部１０８において算出された移動局の位置が規定の領域内に存在するか否かの判定を行う処理３０８を行う。この処理は位置算出結果判定部１０８において行われる。処理３０８は具体的には以下のようにして行う。ここで、「規定の領域」を通信領域として定義することにする。通信領域は設計値として道路上における矩形の領域と設定される。この設定された領域内に処理３０７において計算された移動局位置が存在するか否かを判定する。
【００２１】
処理３０８において通信領域内に移動局位置が存在すると判定されると、処理３０９に進み、位置検出再送信カウンタを０クリアする。そして処理３１０に進み、基地局と移動局の間で通信する全てのデータの送受信が終了したか否かの判定を行う。
【００２２】
判定の結果、終了していないと判定されれば、処理３０５に戻りＭＤＣに次に送信すべきデータをのせて移動局に送信する。そして上記処理３０９までの処理を繰り返す。
【００２３】
処理３０８において規定領域内に計算された移動局位置が存在しない、即ち規定領域外に存在すると判定されれば、位置算出用再送処理部１０９において再送判定処理３１１を行う。具体的には、先ず位置算出のための再送処理が規定回数Ｎｍａｘに達しているか否かを判定する。判定は処理３０４において初期化された位置検出再送信カウンタの値が規定回数Ｎｍａｘ以内であるか否かを判定することによって行われる。この規定回数の値Ｎｍａｘは記憶部１１０に記憶されている。
【００２４】
判定の結果、規定の回数以内であれば、処理３１２に進み位置検出再送信カウンタの値をインクリメントする。そして処理３１３に進みデータ送信の再送要求処理を行うことにより、移動局に対して再度データを送信するように要求する。そして３０６から３０８までの処理を繰り返す。
【００２５】
判定の結果、処理３１１において再送処理を行った回数が規定回数Ｎｍａｘ以上であると判定された場合、規定回数再送処理を行い移動局の位置検出を行っても一度も通信領域内に検出位置が存在しなかったことになる。基地局ではこの結果から処理３１４において通信した移動局が規定領域外において誤通信してしまった移動局であると判定する。そして処理３１５において再送処理カウンタの０クリアを行った後、処理３１６において基地局に対して通信終了要求処理を行い基地局に通信の終了を通知する。移動局はこの基地局からの要求を受けて処理３１７において通信を終了する。
【００２６】
処理３１０において送受信すべき全てのデータの送受信が終了したと判定されると、同時に規定の送受信処理において得られた移動局位置が全て規定の通信領域内に存在すると判定されたことになる。その結果から基地局は処理３１８において通信した移動局が通信領域内において通信が成功したと判定する。そして処理３１６に進み、通信終了処理を行う。
【００２７】
次に第二の実施例について説明する。図４は第二の実施例の構成を示す図である。なお図１と同一の装置には同一の図番を付し、説明を省略する。第一の実施例との相違点は、基地局制御装置に位置算出履歴処理部４００が追加されたことにある。
【００２８】
以下、動作を説明する。
【００２９】
図５は第二の実施例における動作を表すフローチャートである。処理３０１から処理３０７までは第一の実施例と同一である。処理３０７を行った後、処理５０１において現在通信中の移動局に対する過去に取得した位置情報が存在するか否かを判定する。この処理は位置算出履歴処理部４００（図４）において行われる。
【００３０】
存在しないと判定されれば処理３０９に進む。処理３０９からの処理は実施例１の場合と同様である。
【００３１】
処理５０１において存在すると判定されれば次の処理５０２に進む。処理５０２では前回までの移動局からのデータ受信から位置算出処理によって得られた移動局位置データを参照する。この処理は位置算出履歴処理部４００において行われる。参照の方法として例えば記憶部１１０に記憶されている移動局位置データの時系列の中から現在得られた移動局の位置より最大Ｎ個以前のデータを参照する方法が挙げられる。ここでＮは１以上の任意の整数である。
【００３２】
次に処理５０３において、処理５０２において参照されたＮ個及び現在得られた位置データより移動局が或る所定の方向へ移動しているか否かを判定する。この処理は位置算出結果判定部１０８において行われる。この判定処理は例えば以下のようにして行われる。先ず参照された過去のＮ個のデータ及び現在移動局から送信されたデータを受信することにより計算された移動局位置データよりカルマンフィルタを用いて算出移動局位置データのノイズを除去しデータの平滑化を行う。このカルマンフィルタを用いたデータの平滑化の方法は文献片山徹著“応用カルマンフィルタ”記載の方法で実現可能である。そして平滑化された位置データの集合から移動ベクトルを算出する。この算出された移動ベクトルの大きさ及び方向が或る閾値内及び方向内にあればその移動局を搭載した車両は所定の速度で移動していると判定することができる。
【００３３】
処理５０３において、所定の速度で移動していると判定されれば処理３０９に進み、その後の処理は実施例１の場合と同様である。一方、所定の速度で移動していないと判定された場合には処理３１１に戻り、位置検出の再送判定処理を行い、その後の処理は実施例１の場合と同様である。
【００３４】
次に第三の実施例について説明する。図６は第三の実施例の構成を示す図である。なお図１及び図４と同一の装置には同一の図番を付し、説明を省略する。第一及び第二の実施例との相違点は、基地局にカメラ部６０１及び撮像処理部６０２，照合部６０３，照合結果記憶部６０４，表示部６０５を追加したことにある。以下第三の実施例の動作について説明する。
【００３５】
カメラ部６０１は例えば図７のように路上に設置され、道路を走行する車両を撮影する。撮影された画像は撮像処理部６０２においてＡ／Ｄ変換され、デジタルデータに変換される。変換された画像データは照合部６０３に送られる。照合部６０３では撮影された画像と位置算出部１０７によって算出された移動局位置データとを照合する処理を行う。具体的には現在の時刻ｔで計算された移動局位置データを世界座標系からカメラ座標系に変換する。変換の方法は一般的な座標変換の方法で実現可能である。
【００３６】
次にその時刻ｔに最も近い時刻に撮影された画像フレーム上にその位置データを描画する。移動局位置データの撮影画像への描画はデータ処理部１０４から照合部６０３に送信される通信開始のデータをトリガとして開始される。この描画処理は通信を終了する時刻ｔ＋ｎまで行われる。照合されたデータは照合結果記憶部６０４に記憶される。その照合データの一例を図８に示す。図８中の円８０１が算出された移動局の位置を表す。
【００３７】
表示部６０５には記憶された照合データが表示される。その表示データの一例を図９に示す。表示部は料金所ブース或いは管理センタに設置される。表示するデータの例を図９に示す。算出された移動局の位置を表す印９０１と共に通信によって得られる車両番号データ９０２も合わせて表示することによって、撮影画像から確認できる車両番号を確認することができる。また通行車両が正常に通信した車両か、或いは誤通信した車両か、通信を行っていない車両であるか等のメッセージ９０３を表示してもよい。更にはより照合結果を見やすくするためにデータをリアルタイムでなくスロー再生させて表示させてもよい。図９のような画像を表示することによって料金所を監視する監視員は通行車両のうち、どの車両が正常に通信した車両であるか或いは誤通信してしまった車両であるかを識別することができる。特に、正常に通信が行われなかった車両については車両番号を表示すると共に、これを記憶しておくことが有用であると考えられる。例えば、課金がうまくいかなかったことなどの問い合わせが後にあった場合に、迅速に対応し得るからである。
【００３８】
以上、移動局からのデータ送信の際、送出される電波を受信し電波の到来方向を検出することによって移動局の位置を算出し、その位置情報を用いて通信を制御することにより、規定の領域外における誤通信を防止することができる。
【００３９】
【発明の効果】
規定の領域外における誤通信を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例における機能構成を表す図である。
【図２】第一の実施例の機器設置を表す図である。
【図３】第一の実施例における動作を表すフローチャートである。
【図４】第二の実施例における機能構成を表す図である。
【図５】第二の実施例における動作を表すフローチャートである。
【図６】第三の実施例における機能構成を表す図である。
【図７】第三の実施例の機器設置を表す図である。
【図８】第三の実施例における、照合結果記憶部に記憶されるデータの内容を表す図である。
【図９】第三の実施例における、表示部の表示例を表す図である。
【符号の説明】
１００…基地局制御装置、１０１…無線通信用アンテナ部、１０２…到来角検出用アンテナ部、１０３…移動局（無線通信装置）、１０４…データ処理部、１０５…制御部、１０６…送受信部、１０７…位置算出部、１０８…位置算出結果判定部、１０９…位置算出用再送処理部、１１０…記憶部、２００…道路、２０１…ガントリ、２０２…通信領域、２０３…車両、４００…位置算出履歴処理部、６０１…カメラ部、６０２…撮像処理部、６０３…照合部、６０４…照合結果記憶部、６０５…表示部。
【図１】
2004297422.tif 000003
【図２】
2004297422.tif 000004
【図３】
2004297422.tif 000005
【図４】
2004297422.tif 000006
【図５】
2004297422.tif 000007
【図６】
2004297422.tif 000008
【図７】
2004297422.tif 000009
【図８】
2004297422.tif 000010
【図９】
2004297422.tif 000011