(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通行者を検知するための複数のセンサと、
前記通行者が所持する無線ＩＣカードと無線通信を行うためのリーダライタと、
前記リーダライタと前記無線ＩＣカードとの間における無線信号の送受信のために、２つの改札ユニットの間の通路床面において通路の中心線に平行な方向及び該中心線に直交する方向に沿って互いに位置がずれるように配置され、天井方向に最大指向性利得を有する複数のアレーアンテナと、
前記複数のセンサのいずれかが前記通行者を検知したとき、対応するアレーアンテナを選択するセレクタと、
前記リーダライタと前記無線ＩＣカードとの間の無線通信の結果に基づいて、無線ＩＣカードと通行者の同一性を判断し、前記センサにより検知された通行者による前記改札ユニットの通行を許可するか否かを判断する判断部と、を備えることを特徴とする自動改札装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナの各々は、アンテナ地板とアンテナ素子とを有し、
前記アンテナ地板において前記２つの改札ユニットのいずれか近い方へ偏った位置に前記アンテナ素子を配置したことを特徴とする請求項１記載の自動改札装置。
【請求項３】
前記セレクタは、前記センサからの出力に基づいて通行者の位置を判断し、該通行者の位置の方向に指向性をもつアレーアンテナを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動改札装置。
【請求項４】
前記セレクタにより選択されたアレーアンテナが受信した無線信号の受信信号強度を測定する測定部と、
前記受信信号強度の測定値を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された受信信号強度の測定値を互いに比較し、該測定値の最大値を決定する比較部と、をさらに具備し、
前記セレクタは、前記受信信号強度が最大値となるアレーアンテナを選択する請求項１乃至３のいずれかに記載の自動改札装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道の駅等に設置される自動改札装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動改札装置としては、ある駅において乗客がこの自動改札装置に定期券等を投入することによって当該乗客がその駅において無条件に乗降可能なのか条件付きで乗降可能なのかという従来の駅員による改札処理機能を行わせるものが知られている。この場合、乗客は投入口に定期券等を投入し、取り出し口へ搬送される定期券等をその位置まで移動して抜き取るので、定期券等の情報媒体と当該乗客との対応は容易にとることができる。
【０００３】
一方、乗車券や定期券を近年実用化されている無線ＩＣカードのような情報媒体とする場合、乗客は所持する情報媒体を手放すこと無く自動改札装置を通過できる。しかしながら、この装置では、通過状態は検出できても改札処理中の情報媒体と所有者との対応がとりにくいという問題がある。
【０００４】
特に、複数の自動改札装置が列設されている改札口に無線ＩＣカードを所持した複数の乗客が現れたとき、各乗客の無線ＩＣカードと自動改札装置との間で混信が生じる場合がある。すなわち、ある乗客の無線ＩＣカードと交信を行っている自動改札装置と、この乗客が実際に通ろうとする自動改札装置とが異なる事態が発生し得る。この場合、後者の自動改札装置は、その乗客の進行を阻止することになる。
【０００５】
この対策として、特許文献１および特許文献２に開示されている技術が知られている。特許文献１には、指向性と送受信出力の異なる複数の通信エリアを切り替えることで混信を回避することについて記載されている。特許文献２には、改札機の側面に複数の送信アンテナおよび受信アンテナを対向するように設置し、通信信号の電力の強弱によって通行検知を行うと同時に、通信を行い、通行可否を判断することについて記載されている。
【特許文献１】特許第２６２５６３１号明細書
【特許文献２】特開２００４−７０４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に開示された発明では、隣接する別のゲートを通過する乗客に対して混信を防ぐように、アンテナの指向性や設置方法、カードリーダーライターの無線送受信出力を緻密に設計する必要があり、その改札装置の構造上、改札機を設置する事前にこれを設計するのは非常に困難であるという問題があった。
【０００７】
前述したように、複数台の自動改札装置が列設している場合に、無線ＩＣカードと所持者の対応づけを行い、かつ異なる改札装置を通過する乗客の情報との混信を防ぐためには、設置するアンテナの特性設計や無線出力レベルの調整が困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、隣接する別のゲートを通過する乗客に対して混信を防ぐことができ設置や調整が容易な自動改札装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点に係る自動改札装置は、通行者を検知するための複数のセンサと、前記通行者が所持する無線ＩＣカードと無線通信を行うためのリーダライタと、前記リーダライタと前記無線ＩＣカードとの間における無線信号の送受信のために、２つの改札ユニットの間の通路床面に配置され、天井方向に最大指向性利得を有する複数のアレーアンテナと、前記複数のセンサのいずれかが前記通行者を検知したとき、対応するアレーアンテナを選択するセレクタと、前記リーダライタと前記無線ＩＣカードとの間の無線通信の結果に基づいて、無線ＩＣカードと通行者の同一性を判断し、前記センサにより検知された通行者による前記改札ユニットの通行を許可するか否かを判断する判断部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の自動改札装置によれば、隣接する別のゲートを通過する乗客に対して混信を防ぐことができ、自動改札装置の設置や調整を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
先ず本発明の実施形態について説明する前に、第１〜第３の参考例について説明する。第１の参考例では、天井方向に最大指向性利得をもつ指向性アンテナを通路の床面に設置することにより、異なるゲートの送受信装置への混信を防ぐことについて説明する。第２の参考例では、改札ユニットが双方向の入札に対応し、乗客の進入方向を判別しながら指向性アンテナのアンテナパターンを切り替えることについて説明する。第３の参考例では、移動する無線ＩＣカードを追従するように可変指向性パターンを形成することについて説明する。これら参考例は、適宜、本発明の実施形態と組み合わせて実施することが可能である。
【００１２】
（第１の参考例）
図１は、第１の参考例に係わる自動改札装置を示すブロック図である。この自動改札装置は、乗客である人間の通行を検知するための人感センサ１０２及び人間検知部１０３と、改札通行者が所持する無線ＩＣカード１０１との通信を行うためのリーダライタ１０５と、人感センサ１０２の検知結果に基づいてリーダライタ１０５の通信を開始する通信制御部１０４と、無線ＩＣカード１０１との通信信号送受信のために、２つの改札ユニット１１１間の床面に配置され、天井方向に最大指向性利得をもつ指向性アンテナ１０６と、人感センサ１０２による検知結果、および指向性アンテナ１０６を経由して得られた無線ＩＣカード情報を基に無線ＩＣカードと乗客の同一性を認識し、該無線ＩＣカードからの情報によって通行可否を判断する制御装置１０８，１０９と、開閉扉１１０とを備えている。
【００１３】
第１の参考例に係わる自動改札装置の動作について説明する。
【００１４】
乗車情報が記録された無線媒体（例えば無線ＩＣカード１０１）を所持する乗客がゲート（開閉扉１１０）を通って改札ユニット１１１内を通行する場合を考える。
【００１５】
乗客である人間が人感センサ１０２の前を通過したとき、人間検知部１０３によりその通行が感知される。乗客の検知結果は、人間検知部１０３から通信制御部１０４に送られる。通信制御部１０４はリーダライタ１０５に対して通信開始の制御信号を送り、これを受けてリーダライタ１０５は、乗客が所持している無線ＩＣカード１０１の情報読み取りおよび書き込みのための無線通信を開始する。リーダライタ１０５から無線ＩＣカード１０１に送信する信号は、無線周波数帯域の信号に変換された後、アンテナ１０６から電波として放射される。
【００１６】
リーダライタ１０５は、無線ＩＣカード１０１と通信を行うための所定のプロトコルに従って、乗車情報の読み出しを行い、無線ＩＣカード１０１からの送信信号を受信する。その後、リーダライタ１０５は、入札情報を書き込むため、無線ＩＣカード１０１と通信を行う。リーダライタ１０５が読み出した無線ＩＣカード１０１の乗車情報に基づいて通行可否判断部１０８により通行可否を判断し、その結果、扉開閉制御部１０９により開閉扉１１０の開閉の制御を行う。
【００１７】
ここで、通行が不可と判断されたときの乗客の通行抑制手段として、従来の開閉扉１１０を例示しているが、これ以外にも、警告音を発する、自動音声報知する、改札ユニット１１１上の表示部に表示する、改札ユニットの一部が発光表示する、監視カメラで録画を開始する、駅員に通報する、など手段は限定しない。
【００１８】
ビームパターン１０７は、電波の送受信指向性が通路の床面から天井方向に向くパターンとなっていることが特徴である。ビームパターン１０７が作る無線通信エリア内を乗客が通行する際に、無線ＩＣカード１０１とリーダライタ１０５の通信が行われる。
【００１９】
図２を用いてアンテナ１０６の具体的な設置場所について説明する。図２は、天井から床面の方向で自動改札装置を見た図である。図２に示すように、アンテナ１０６は、並列に配置された２つの改札ユニット１１１ａ，１１１ｂの間に設置される。アンテナの種類としては、床面に設置可能な例えばパッチアンテナ等の平面アンテナが想定される。アンテナ１０６は床面に設置するので、破損を防止するために導電性材料からなるゴムアンテナとしてもよい。
【００２０】
図３は、図２に示した自動改札装置のＡ−Ａ’方向の断面図である。アンテナ１０６から放射されるビーム１０７は、床面に設置されたアンテナ１０６から天井方向に対して最大指向性利得をもつように形成されている。改札ユニット１１１は、通行路を形成するように設置された金属製の２つの改札ユニット１１１ａと１１１ｂからなる。これら２つの改札ユニット１１１ａと１１１ｂは、改札ゲートのパーティションとしての役割に加えて、上向きのビーム１０７が隣のゲートへ電波伝搬するのを阻止するための遮蔽板の役割も果たす。改札ユニット１１１は人間の身長に合わせて例えば１メートル程度の高さがあるが、この高さが高いほど電波の隣ゲートへの漏れ量は低減する。また、改札ユニット１１１の上部のエッジにおいて電波が回折することもありえるが、その量は小さく、万が一回折した場合でも、隣ゲートの床面アンテナまで電波が届くまでに伝播減衰があるため、ほとんど受信検知されることはない。
【００２１】
次に、図４を参照して、乗客通行時の通信制御部１０４の動作について説明する。
【００２２】
まず、改札装置の各制御部１０３〜１０５，１０８，１０９は初期状態に設定される（ステップＳ４０１）。このとき、開閉扉１１０を開いた状態（通行可）にする（ステップＳ４０２）。また、リーダライタ１０５は通信を行わないようにＯＦＦ状態にする（ステップＳ４０３）。ここで、乗客が入札しようとしたとき（ステップＳ４０４）、人感センサ１０２が人間の通過に反応し、人間検知部１０３により人間の通行を感知する（ステップＳ４０５）。その結果、人間の通行を感知した場合には、通信制御部１０４はリーダライタ１０５に通信開始の制御信号を送ることにより、乗車情報の読み書きに係わる通信動作を開始するように指示する（ステップＳ４０６）。
【００２３】
リーダライタ１０５は、アンテナ１０６によりビーム１０７を張って通信を開始する（ステップＳ４０７）。逆に、人感センサ１０２が感知しなかった場合には、初期状態のままである。
【００２４】
次に、改札装置と無線ＩＣカード間で通信が開始されると、リーダライタ１０５からの送信信号に対して無線ＩＣカード１０１が反応し、所定の通信プロトコルに従って返信を行う。自動改札装置側では、無線ＩＣカード１０１からのこの返信があった場合（ステップＳ４０８）、無線ＩＣカード１０１の乗車情報やＩＤ情報などのカード情報を受信して適合可否の判断処理を行う（ステップＳ４０９）。ここで、カード情報の内容が適正かどうかを判断し（ステップＳ４１０）、適正ならば通行許可と判断し（ステップＳ４１１）、リーダライタ１０５から無線ＩＣカード１０１に入札情報の書き込み処理を行う（ステップＳ４１２）。その後、乗客が改札装置を通過すると初期状態Ｓ４１３に戻る。上記ステップＳ４０８で無線ＩＣカード１０１からの返信がない場合、あるいはステップＳ４１０でカード情報の内容が適正でない場合は、通行拒否と判断し（ステップＳ４１４）、開閉扉１１０を閉じる、警告音を鳴らすなどの通行阻止動作を行う（ステップＳ４１５）。
【００２５】
以上のフローチャートより、自動改札装置のリーダライタ１０５は、通常時は回路がＯＦＦ状態で指向性アンテナ１０６からは電波が出ておらず、人感センサ１０２で通行者を感知したときにそれに連動して送信を行う。これによって、通路の床面に上向きに設置した指向性アンテナの検知結果を基に無線ＩＣカードと現在通過中の乗客の同一性を認識し、通過の許可／禁止の誤判断を防止することができる。
【００２６】
このように、第１の参考例に係わる自動改札装置によれば、天井方向に最大指向性利得をもつ指向性アンテナを通路の床面に設置することにより、改札ゲート自体を反射板として利用することで電波の到達範囲が狭められ、異なるゲートの送受信装置への混信を防ぐことが可能となり、自動改札装置の設置や調整を容易に行うことができる。
【００２７】
（第２の参考例）
図５は、第２の参考例に係わる自動改札装置を示すブロック図である。図５において第１の参考例と共通する部分は図１と同一の参照符号を附し、詳しい説明は省略する。
【００２８】
第２の参考例は、改札ユニットが双方向の入札に対応している。このため人感センサが２箇所（１０２ａと１０２ｂ）に備えられており、これらセンサ検出結果に基づいて乗客の進入方向を判別する。指向性切替部１１２は、人間検知部１０３からの検知結果に従って指向性アンテナ１０６のアンテナパターン１０７ａ，１０７ｂをどちらか一方に切り替えることを特徴としている。扉開閉制御部１０９は、開閉扉１１０ａ，１１０ｂのどちらか一方だけが動作するように制御を行う。
【００２９】
本実施形態における指向性アンテナ１０６の指向性は、図５に示すように改札ユニットの中央から前方あるいは後方に向けて傾けたような仰角を持ち、出札方向を向くビームが選択される。したがって、乗客が連続して同じ方向から入札するときに、同じゲートを通過しようとしている次の乗客の無線信号が誤って捕捉されることを回避できる。
【００３０】
このように、第２の参考例に係わる自動改札装置によれば、指向性アンテナは複数の指向性を有し、センサの検知結果に基づいて乗客の入札方向を検知し、それに基づいて指向性を切り替えることにより、無線ＩＣカードと乗客の同一性の認識誤りを低減することが可能となる。
【００３１】
上述した実施形態におけるアンテナ１０６は、複数のアンテナ素子を並べたアレーアンテナとしてもよい。このときの指向性は、隣のゲートへの与干渉を低減するようなアンテナパターンとする。実際には、各アンテナ素子からもしくは各アンテナ素子への送信／受信信号に対して振幅と位相の重み付け合成を行い、所定のビームパターンを形成することができる。このように、指向性アンテナをアレーアンテナで構成し、その指向性を電気的な信号処理により任意に変化させることにより、隣接ゲートへの混信をさらに低減することが可能となる。
【００３２】
（第３の参考例）
また、上記のように指向性パターンでカバーできるエリアが限定されていると、例えば乗客が高速度で改札機を通過するような場合に、センサで乗客検知後に、入札情報の読み書きの通信が完了するまでに、ビーム１０７の通信領域を通過してしまったときに乗車情報書き込み不備の問題が生じる。そこで、通信が完了するまで、ビームで無線ＩＣカードを追従するような可変指向性パターンを形成することによって、改札誤動作を防ぐことができる。具体例を以下に示す。
【００３３】
図６は、本発明の第３の参考例に係わる自動改札装置を示すブロック図である。図６において第１の参考例に共通する部分は図１と同一の参照符号を附し、詳しい説明は省略する。
【００３４】
第３の参考例は、人感センサが複数箇所、例えば図６では４箇所（１０２ａ〜１０２ｄ）に備えられており、そのセンサ検出結果に基づいて乗客の位置を判別できる。人間検知部１０３の結果により、指向性切替部１１２で複数の指向性アンテナ１０６のアンテナパターン１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅを切り替えることを特徴としている。もちろん開閉扉は１１０ａ，１１０ｂのどちらか一方だけが動作するように扉開閉制御部１０９で制御する。
【００３５】
本実施形態における指向性アンテナ１０６の指向性は、図６に示すように、人感センサ１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれの方向に最大指向性利得を有するものであり、人感センサ１０２ａ〜１０２ｄが通行客を検知したとき、その人感センサの方向に指向性を有するビーム１０７ａ〜１０７ｄが選択される。
【００３６】
また、通行客がゲートを出札した後でも通信が完了していない場合、出札方向のさらに遠方を向く指向性ビーム１０７ｅに切り替えることもできる。これによって、高速度で改札機を通過するときにでも通信を失敗なく完了することができる。
【００３７】
このように、第３の参考例に係わる自動改札装置によれば、指向性アンテナは複数の指向性を有し、センサの検知結果に基づいて乗客の位置を検知し、それに基づいて指向性を切り替えることにより、無線ＩＣカードと乗客の同一性の認識誤りを低減することが可能となる。図６ではセンサを４個としているが、個数はこれに限らない。
【００３８】
図７、図８を参照して、指向性切替部１１２における指向性の設定方法を説明する。図７は指向性アンテナ素子を用いた場合の指向性切替部１１２のブロック図、図８は各アンテナに重み付けを行うアレーアンテナを用いた場合の指向性切替部１１２のブロック図である。
【００３９】
図７に示すように、指向性切替部１１２は、指向性制御部７０１とセレクタ７０２とから構成される。互いに異なる指向性パターンをもつ複数の指向性アンテナ素子１０６への接続をＯＮ／ＯＦＦし、これによりいずれかのアンテナ素子１０６を選択することにより、指向性の切り替えが実現される。この場合、指向性制御部７０１は、外部から与えられるアンテナ素子番号に基づいて、セレクタ７０２を制御することによりアンテナ素子１０６の切り替えを行う。
【００４０】
図８に示される指向性切替部１１２では、例えば指向性アンテナ素子１０６は無指向性とする。指向性制御部８０１は、外部から与えられるウェイトパターンに基づいて、予め定められたウェイト係数を選択し、乗算器８０２に設定する。アンテナ１０６で受信された信号は、乗算器８０２でウェイトを乗積されたのち、加算器８０３で加算される。これにより、位相と振幅の重み付けが行われ、所定の指向性ビームを経由してリーダライタ１０５で受信されたことと等価になる。
【００４１】
逆に、リーダライタ１０５から信号を送信するときは、送信信号を乗算器８０２に４分配入力しアンテナ１０６から放射することで等価的に所定の指向性ビームによって送信することになる。
【００４２】
（第１の実施形態）
第３の参考例では、可変指向性パターンを形成するアレーアンテナ１０６を通路底面の中心に１つ配置した構成となっているが、リニアアレー構造の性質上、通路の中心線からその両端方向（例えば図６のビーム１０７ａやビーム１０７ｅ）に離れるにつれ、限られたアンテナ数で所望のアンテナ利得や指向性を得るのが困難になる。つまり、各ビーム領域の利得やビームパターンが不均一になり、特に複数の通行人が近接して通過する場合に、互いの無線信号が干渉となり入札処理を失敗する可能性がある。
【００４３】
そこで、本発明の第１の実施形態では、同じ改札通路内に存在する複数の通行人からの電波を十分抑圧するため、図９に示すように、指向性が狭くて高利得な複数のアレーアンテナ１０６を通路底面に配置する。これにより各指向性ゾーンにおいて所望の通信品質が確保されるようにビーム領域が限定され、ビーム追従の失敗による入札処理の誤動作を防ぐことができる。このときの改札装置を上から見た図を図１０に示す。複数のアレーアンテナ１０６が、通路底面の中心線ＣＬ上に一定間隔を隔てて配置されていることが分かる。アレーアンテナ１０６において、黒く塗りつぶした部分が１つのアンテナ素子を意味する。本実施形態では、ひとつのアレーアンテナが２素子のアンテナから構成されているが、この数を変えてもかまわない。
【００４４】
しかし、使用する無線周波数が低い場合や、改札ユニット１１１の進行方向の長さが短い場合には、ひとつのアレーアンテナ１０６の面積が大きくなり、床面の適切な場所に物理的に配置しきれないという問題が生じる。または、アレーアンテナ１０６の数すなわちゾーン数を増やすことが難しくなる。
【００４５】
本発明の第１の実施形態ではこのような問題を解決するために、複数のアレーアンテナ１０６を改札通路の中心線ＣＬをはさんで左右に千鳥掛け状になるように配置し、アレーのカバーゾーンが左右で互い違いになるように配置する。このようなアンテナの配置図を図１１（ａ）（ｂ）に示す。
【００４６】
図１１（ｂ）は図１１（ａ）の一部を拡大して示したものである。アレーアンテナ１０６ａとアレーアンテナ１０６ｂの配置関係は、次の通りである。すなわち、アレーアンテナ１０６ａとアレーアンテナ１０６ｂは、中心線ＣＬに平行な方向及び該中心線ＣＬに直交する方向に沿って互いに位置がずれるようにし、アレーアンテナ１０６ｂとアレーアンテナ１０６ｃについても同様の位置関係となるように配置する。これにより複数のアレーアンテナが改札通路の中心線ＣＬをはさんで左右に千鳥掛け状になるようにする。
【００４７】
より具体的には、図１１（ｂ）から分かるように、アレーアンテナ１０６ｂは、アレーアンテナ１０６ａに対して中心線ＣＬに平行な方向に沿って距離ｄ１ほどずれた位置に配置されると共に、同アレーアンテナ１０６ａに対して中心線ＣＬに直交する方向に沿って距離ｄ２ほどずれた位置に配置される。アレーアンテナ１０６ｃは、アレーアンテナ１０６ｂに対して中心線ＣＬに平行な方向に沿って距離ｄ１ほどずれた位置に配置されると共に、同アレーアンテナ１０６ｂに対して中心線ＣＬに直交する方向に沿って距離ｄ２ほどずれた位置に配置される。他のアレーアンテナ１０６についても同様の配置関係を有する。
【００４８】
この構成により、アレーアンテナ１０６の配置場所を広く確保できるため、アンテナ素子間を離したアレーアンテナによる狭ビーム化、高利得化によって、所望の指向性を容易に実現できる。さらに、通行者がアレーアンテナ１０６の上を直接通行する確率を低くすることができるため、アンテナの破損やアンテナ特性の劣化を防ぐこともできる。
【００４９】
このようなアンテナ配置にしたときのアンテナ１０６を切り替える処理について図１２を用いて説明する。説明の便宜上、アンテナ数およびセンサ数を５とするが、その数字を変えてもかまわない。また、アンテナ番号およびセンサ番号は入札方向から近い順に１〜５とする。なお、センサで通行者を感知した後、このアンテナ切り替え処理フローと並行して、ＩＤ確認と通行可否の判断などの入札処理を行っているものとする。
【００５０】
まず初期状態（Ｓ１００１）において入札方向、センサの状態、リーダライタ（以下、「Ｒ／Ｗ」という）１０５の状態を初期化し、アンテナ１が選択（Ｓ１００２）されている。センサ１で通行者を感知したとき（Ｓ１００３）、Ｒ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１００４）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。センサ２以降が通行者を感知しなければアンテナ１が選択されたままである。また、Ｒ／Ｗ１０５で受信に失敗した場合は、初期状態に戻る（Ｓ１００５）。
【００５１】
次に、しばらくしてセンサ２で通行者を感知したとき（Ｓ１００６）、セレクタ７０２がアンテナ２を選択して（Ｓ１００７）、Ｓ１００４と同様にＲ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１００８）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。このときＲ／Ｗ１０５で受信を成功しなかった場合はアンテナ１を選択しなおす（Ｓ１００９）。
【００５２】
同様に、センサ３で通行者を感知したとき（Ｓ１０１０）、セレクタ７０２がアンテナ３を選択して（Ｓ１０１１）、Ｓ１００４と同様にＲ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１０１２）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。このときＲ／Ｗ１０５で受信を成功しなかった場合はアンテナ２を選択しなおす（Ｓ１０１３）。
【００５３】
同様に、センサ４で通行者を感知したとき（Ｓ１０１４）、セレクタ７０２がアンテナ４を選択して（Ｓ１０１５）、Ｓ１００４と同様にＲ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１０１６）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。このときＲ／Ｗ１０５で受信を成功しなかった場合はアンテナ３を選択しなおす（Ｓ１０１７）。
【００５４】
同様に、センサ５で通行者を感知したとき（Ｓ１０１８）、セレクタ７０２がアンテナ５を選択して（Ｓ１０１９）、Ｓ１００４と同様にＲ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１０２０）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。このときＲ／Ｗ１０５で受信を成功しなかった場合はアンテナ４を選択しなおす（Ｓ１０２１）。Ｒ／Ｗ１０５で受信成功した場合、初期状態に戻る（Ｓ１０２２）。
【００５５】
尚、図１１（ａ）に示すように、アレーアンテナ１０６の上面にポリカーボネイド、アクリル、あるいはプラスチックのようなカバー材９０１を被せるようにすれば、通行者が直接、アレーアンテナ１０６を踏みつけることがないため、アンテナの破損を防ぐことができる。
【００５６】
さらに、アンテナの破損はしないまでも、乗客の通行によってアレーアンテナ１０６の真上を靴などで覆い隠した場合には、アンテナ指向性特性が著しく劣化する可能性がある。このような場合に、図１３に示すように、アレーアンテナ地板１１０１上のアンテナ素子１１０２自体を改札ユニット１１１の方に寄せるように配置することで、アレーアンテナ上を乗客が通行する確率をさらに低くすることができ、アンテナのカバーゾーンを維持したまま、アンテナの特性劣化を防ぐことができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
無線を用いた入札が実際に行われると、通行者は無線ＩＣカード１０１をどのように所持するか自由であるため、衣服や鞄、通行者の人体そのものの影響により無線ＩＣカード１０１からの返信の受信感度が劣化するという問題がある。
【００５８】
そこで、第２の実施形態では、通路の前後方向の複数のアンテナでそれぞれ受信信号のＲＳＳＩを測定し、ＲＳＳＩが最大となるアンテナを選択するように構成される。改札ユニット間の半閉空間の電波伝播状態を考慮すると、電波の反射・回折によって多数のパスが異なる位相合成されることで空間的に電界強度の大小が顕著になると考えられる。よって人感センサだけでアンテナ切り替えを判断するのではなく、受信強度の強いアンテナを選択することにより空間ダイバーシチ効果が得られる。その構成を図１４に示す。セレクタ７０２は、インタフェース部１２０１を介してアレーアンテナ１０６に接続されている。リーダライタ１０５で受信した信号のＲＳＳＩをＲＳＳＩ測定部１２０２により測定してメモリ１２０３に蓄える。
【００５９】
アンテナを切り替えるたびに、測定値メモリ１２０３に蓄積されたＲＳＳＩ値を切り替え判断部１２０４が互いに比較し、その最大値をとるアンテナをセレクタ７０２が選択する。
【００６０】
図１５を用いて、ダイバーシチ構成の場合のアンテナ切り替え制御方法を説明する。説明の便宜上、アンテナ数およびセンサ数を５とするが、その数字を変えてもかまわない。また、アンテナ番号およびセンサ番号は入札方向から近い順に１〜５とする。なお、センサで通行者を感知した後、このアンテナ切り替え処理フローと並行して、ＩＤ確認と通行可否の判断などの入札処理を行っているものとする。
【００６１】
まず初期状態（Ｓ１４０１）において入札方向、センサ状態、Ｒ／Ｗ１０５の状態を初期化し、アンテナ１が選択（Ｓ１４０２）されている。センサ１で通行者を感知したとき（Ｓ１４０３）Ｒ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１４０４）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。そのときに受信信号のＲＳＳＩ（受信信号強度）をＲＳＳＩ測定部１２０２が測定する。その値はＲＳＳＩ１として測定値メモリ１２０３に蓄えられる（Ｓ１４０５）。なお、センサが通行者を感知しなければ、アンテナ１が選択されたままである。
【００６２】
次に、しばらくしてセンサ２で通行者を感知したとき（Ｓ１４０６）、セレクタ７０２がアンテナ２を選択し（Ｓ１４０７）、Ｓ１４０４と同様、Ｒ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１４０８）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。このとき受信信号のＲＳＳＩをＲＳＳＩ測定部１２０２が測定する。その値はＲＳＳＩ２として測定値メモリ１２０３に蓄えられる（Ｓ１４０９）。
【００６３】
ここで、切り替え判断部１２０４は、測定値メモリ１２０３に記憶されているＲＳＳＩ１とＲＳＳＩ２を比較し（Ｓ１４１０）、ＲＳＳＩ１の方が大きければ、セレクタ７０２がアンテナ１を選択（Ｓ１４１１）してステップＳ１４０４に戻り、ＲＳＳＩ２の方が大きければセレクタ７０２はアンテナ２を選択（Ｓ１４１２）する。
【００６４】
アンテナ２が選択された後、センサが感知反応しているセンサ番号の最小値をＫとし、最大値をＬとする（Ｓ１４１３）。つまり、反応しているセンサ番号は小さい方から順にＫ、Ｋ＋１、・・・、Ｌ−１、Ｌとなる。Ｋが５でない場合（Ｓ１４１４）、ｊ＝Ｋとし（Ｓ１４１５）、セレクタ７０２はアンテナｊを選択して（Ｓ１４１６）、Ｓ１４０４と同様、Ｒ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１４１７）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。このとき受信信号のＲＳＳＩをＲＳＳＩ測定部１２０２が測定し、その値をＲＳＳＩ_ｊとしてメモリに蓄える（Ｓ１４１８）。続いて、ｊを１だけインクリメントし（Ｓ１４１９）、ｊがＬと一致するまでＳ１４１６〜Ｓ１４２０の処理を繰り返す。これによって、感知したセンサ番号に対応するアンテナをすべて切り替えてＲＳＳＩの値を測定値メモリ１２０３に蓄える。その後、ｊとＬが一致したとき（Ｓ１４２０）、ＲＳＳＩ＿ｊの中で最大となるアンテナをセレクタ７０２が選択し（Ｓ１４２１）、Ｓ１４１３に戻る。
【００６５】
Ｓ１４１４においてＫが５に一致した場合、すなわち、最後のひとつのセンサだけを感知している場合、アンテナ５を選択する（Ｓ１４２２）。Ｓ１４０４と同様に、Ｒ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１４２３）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。最後にセンサ５で通行者を感知しなくなったとき（Ｓ１４２４）、初期状態へ戻る。
【００６６】
このような構成により、本実施形態の自動改札装置に乗客が通行するとき、アンテナの上を人が通過することによる、アンテナ特性の変化、人体／衣服／鞄等の影響による受信感度の低下を回避することができる。
【００６７】
以上説明した実施形態では、センサが通路方向に対して密に設置され、２個以上のセンサが感知することを想定しているが、センサの設置間隔が離れている場合、センサが常に２個以上反応するとは限らない。その場合のアンテナ切り替え制御方法を図１６を用いて説明する。
【００６８】
まず初期状態（Ｓ１７０１）において入札方向、センサ状態、Ｒ／Ｗ１０５状態を初期化し、セレクタ７０２によりアンテナ１が選択（Ｓ１７０２）されている。センサ１で通行者を感知したとき（Ｓ１７０３）Ｒ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１７０４）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。そのときに受信信号のＲＳＳＩ（受信信号強度）をＲＳＳＩ測定部１２０２が測定し、その値はＲＳＳＩ１として測定値メモリ１２０３に蓄えられる（Ｓ１７０５）。なお、センサが通行者を感知しなければ、アンテナ１が選択されたままである。
【００６９】
次に、しばらくしてセンサ２が通行者を感知したとき（Ｓ１７０６）、セレクタ７０２がアンテナ２を選択し（Ｓ１７０７）、Ｓ１７０４と同様にＲ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１７０８）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信・復調する。このとき受信信号のＲＳＳＩをＲＳＳＩ測定部１２０２が測定し、その値はＲＳＳＩ２として測定値メモリ１２０３に蓄えられる（Ｓ１７０９）。
【００７０】
ここで、切り替え判断部１２０４が測定値メモリ１２０３に蓄えられたＲＳＳＩ１とＲＳＳＩ２を比較し（Ｓ１７１０）、ＲＳＳＩ１の方が大きければセレクタ７０２がアンテナ１を選択（Ｓ１７１１）してステップＳ１７０４に戻り、ＲＳＳＩ２の方が大きければセレクタ７０２はアンテナ２を選択（Ｓ１７１２）し、ステップＳ１７１３に移る。
【００７１】
ステップＳ１７１３では、現在選択されているアンテナ番号を変数ｐとして記憶し、Ｓ１７０４と同様にＲ／Ｗ１０５から信号を送信し（Ｓ１７１４）、無線ＩＣカード１０１からの返信信号をＲ／Ｗ１０５で受信する。ＲＳＳＩ測定部１２０２は、このときのＲＳＳＩを測定し、その値はＲＳＳＩ（ｐ）として測定値メモリ１２０３に蓄えられる（Ｓ１７１５）。その後、センサで何も感知しない場合（Ｓ１７１６）、ステップＳ１７１３に戻り、同様の処理を繰り返す。ステップＳ１７１６においてセンサが感知した場合、つまりセンサ＃ｐだけが反応した場合、アンテナ＃ｐを選択し（Ｓ１７１８）、ステップＳ１７１３に進む。このとき２個以上のセンサが感知した場合には、図１５で示したステップＳ１４１３以降の処理と同じである。
【００７２】
また別の変形例として、上記のようなアンテナ選択の代わりに図１７のように複数のアンテナの信号を用いて同相合成する、合成ダイバーシチ構成とすることでさらに受信信号品質を改善することができる。図１７において、各アレーアンテナ１０６で受信される信号を用いて合成ウェイト計算部１７０１が合成ウェイトを算出する。合成ウェイト計算部１７０１では、例えば、各アレーアンテナの受信信号の振幅および位相を測定し、振幅に比例した受信信号の重みをかけて同相合成を行う最大比合成アルゴリズムによって合成ウェイトを算出する。あるいは、各アレーアンテナの受信信号のＳ／Ｎ（信号対雑音電力比）を測定して、Ｓ／Ｎに比例した重み付けを行い同相合成してもよい。または、単に同相合成だけを行う等、利得合成アルゴリズムによって合成ウェイトを算出してもよい。リーダライタからの送信時には、直前に算出された（受信）合成ウェイトをそのまま用いる。
【００７３】
なお、上述した自動改札装置の実施形態は、特に駅務において乗客の入出札する用途とするものであるが、自動入出場監視の可能な駐車場や施設、高速道路の料金所などの入出場ゲートにおいても同様な形態で実施してもよい。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１の参考例に係わる自動改札装置の構成を示すブロック図
【図２】第１の参考例の自動改札装置を上から見た図
【図３】第１の参考例の自動改札装置のＡ−Ａ’方向の断面図
【図４】第１の参考例の動作を示すフローチャート
【図５】第２の参考例に係わる自動改札装置の構成を示すブロック図
【図６】第３の参考例に係わる自動改札装置の構成を示すブロック図
【図７】指向性アンテナを用いた場合の指向性切替部の処理を示すブロック図
【図８】アレーアンテナを用いた場合の指向性切替部の処理を示すブロック図
【図９】第１の実施形態に係わる自動改札装置におけるアレーアンテナの配置方法を示す図
【図１０】第１の実施形態に係わる自動改札装置におけるアレーアンテナの配置を上から見た図
【図１１】第１の実施形態に係わる自動改札装置におけるアレーアンテナの別の配置方法を示す図
【図１２】第１の実施形態に係る自動改札装置の動作を示すフローチャート
【図１３】第１の実施形態に係わる別のアレーアンテナの配置方法を示す図
【図１４】第２の実施形態に係わる自動改札装置の指向性制御に関するブロック図
【図１５】第２の実施形態の動作を示すフローチャート
【図１６】第２の実施形態におけるアンテナ切り替え制御方法を示すフローチャート
【図１７】第２の実施形態に係わる自動改札装置の別の指向性制御に関するブロック図
【符号の説明】
【００７６】
１０１・・・無線ＩＣカード；１０２・・・人感センサ；１０３・・・人間感知部；１０４・・・通信制御部；１０５・・・リーダライタ；１０６・・・指向性アンテナ；１０７・・・ビーム；１０８・・・通行可否判断部；１０９・・・扉開閉制御部；１１０・・・開閉扉；１１１・・・改札ユニット；１１２・・・指向性切替部；７０１・・・指向性制御部；７０２・・・セレクタ；８０１・・・指向性制御部；８０２・・・乗算器；８０３・・・加算器；９０１・・・カバー材；１１０１・・・アレーアンテナ地板；１１０２・・・アンテナ素子；１２０１・・・インタフェース部；１２０２・・・ＲＳＳＩ測定部；１２０３・・・測定値メモリ；１２０４・・・切り替え判断部；１７０１・・・合成ウェイト計算部；１７０２・・・ダイバーシチ合成部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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