(57)【要約】【課題】  移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受メカニズムを提供する。【解決手段】  本発明は次のステップを含む。課金する通行料と車両の移動距離との対応関係を決定する通行料収受方法を決定するステップ。通行料収受方法により移動通信システムの移動管理メカニズムを執行して移動通信システムの複数の登録エリアを決定し、ここで高速道路は登録エリアの範囲内にあるステップ。車両が第１の登録エリア中の第１の位置から第２の登録エリア中の第２の位置へ移動するとき、位置更新を行い、ここで第１の登録エリアおよび第２の登録エリアは、複数の登録エリアのうちの一つであるステップ。位置更新動作を執行して車両の移動を示す更新データを記録するステップ。そして、更新データおよび通行料収受方法により課金する通行料を決定するステップ。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内に設置される移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受メカニズムを有し、移動通信システムの範囲が複数の登録エリアに分けられた自動通行料収受メカニズムであって、
前記車両が第１登録エリア中の第１位置から第２登録エリア中の第２位置へ移動するときに位置の更新が行われ、これら前記第１登録エリアおよび前記第２登録エリアはいずれも登録エリアの一つであり、
前記車両の移動を示している前記位置の更新の実行により生成される更新データを記録し、
前記更新データを基に課金する通行料を決定することを特徴とする自動通行料収受メカニズム。
【請求項２】
送受話器を介して情報を前記移動通信システムへ送信するか、あるいは前記車両が前記第１登録エリア中の前記第１位置から前記第２登録エリア中の前記第２位置へ移動するとき前記位置の更新が行われると、作動することを特徴とする請求項１記載の自動通行料収受メカニズム。
【請求項３】
前記移動通信システムの範囲内にある高速道路に適用される自動通行料収受メカニズムであって、
課金する通行料と前記高速道路を走行する前記車両の移動距離との対応関係を決定する通行料収受方法を決定し、
移動管理メカニズムを実行し、前記移動通信システムの前記登録エリアの数、前記登録エリアの位置および前記登録エリアの範囲を決定することを特徴とする請求項１記載の自動通行料収受メカニズム。
【請求項４】
前記移動通信システムは、課金する前記通行料を決定するインテリジェントネットワークと、前記通行料を課金する課金メカニズムとを備えることを特徴とする請求項１記載の自動通行料収受メカニズム。
【請求項５】
インテリジェントネットワークが、前記移動通信システムのホームロケーションレジスタおよびビジタロケーションレジスタの中の少なくとも一つに記憶された前記更新データにより課金される通行料を決定することを特徴とする請求項１記載の自動通行料収受メカニズム。
【請求項６】
車両内に設置される移動通信システムと通信可能な送受話器装置を有し、前記移動通信システムの範囲が複数の登録エリアに分けられた自動送受話器通行料収受メカニズムであって、
前記車両が第１登録エリア中の第１位置から第２登録エリア中の第２位置へ移動するときに位置の更新が行われ、これら前記第１登録エリアおよび前記第２登録エリアはいずれも登録エリアの一つであり、
前記車両が移動するときに、前記位置の更新が何回行われたかによって、課金する通行料を決定することを特徴とする自動送受話器通行料収受メカニズム。
【請求項７】
前記自動通信システムの範囲内にある高速道路に適用される自動送受話器通行料収受システムであって、
前記課金する通行料と前記高速道路を走行する前記車両の移動距離との対応関係を決定する通行料収受方法を決定するステップと、
前記移動通信システムの前記登録エリアの数、前記登録エリアの位置および前記登録エリアの範囲から料金収受システムにあわせて、前記車両の前記高速道路への進入または前記高速道路からの退出したとき前記車両が前記第１登録エリア中の前記第１位置から前記第２登録エリア中の前記第２位置へ移動することによって実行されるネットワーク計画を設定するステップと、
前記位置の更新が実行されることにより生成され、前記車両の移動を示す前記更新データを記録するステップと、
を含むことを特徴とする請求項６記載の自動送受話器通行料収受メカニズム。
【請求項８】
前記送受話器は携帯電話または無線パーソナルデジタルアシスタント（無線ＰＤＡ）であり、前記移動通信システムはＧＳＭシステム、ＧＰＲＳシステム、３Ｇシステム、ＰＨＳシステム、ＣＤＭＡシステム、ＷＣＤＭＡシステム、ＣＤＭＡ２０００システム、無線ＬＡＮ、４Ｇシステムからなるグループから少なくとも一つ選択し、
前記登録エリアはページングエリアであり、前記移動通信システムがＧＳＭ移動通信システムのときは、前記登録エリアはロケーションエリアであり、前記移動通信システムがＧＰＲＳ移動通信システムのときは、前記登録エリアは経路エリアであり、前記移動通信システムが３Ｇ移動通信システムのときは、前記登録エリアはセルエリアであることを特徴とする請求項６記載の自動送受話器通行料収受メカニズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動送受話器通行料収受システムに関し、特に、移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の通行料収受システムを備える高速道路は、適当な間隔に料金所が設置され、料金所を通過する車両から人為的な方法により通行料を収受していた。しかしながら、この人為的方法には、人件費が高く、安全性に問題があり、車両の移動速度へ影響を与えるなどといった幾つかの欠点があったため、電子機器を利用した自動通行料収受システムが強く求められていた。
【０００３】
従来の自動通行料収受システムには、一般に次のような方法がある。第１の方法は、車両に搭載された全地球位置測定システム（global positioning system：ＧＰＳ）により、車両の運転経路およびマイル数を記録して通行料を課金する方法である。第２の方法は、カメラや映像記録装置などといった複数の画像取込装置を所定位置にそれぞれ設置し、コンピュータが画像取込装置により取込んだ走行車両のナンバープレートを記録し、このコンピュータにより読取られたデータを基に車両通行料を課金する方法である。しかし、この方法には、高速道路を走行する車両の速度が速いために起きる激しい動きが捉えられるようにコンピュータの読込みをより鮮明にするために、画像取込装置は高精度の要求を満たさなければならないという欠点が少なくともあった。そして、そのように高精度な画像取込装置はコストが高かった。また、車両のナンバープレートは、一般に低い位置に取り付けられているため、容易に他の走行車両に邪魔されるだけでなく、鮮明な画像を捉えることも困難であった。また、古い車両のナンバープレートは、汚れたり破損したりしていることもあり、それらはコンピュータによる読取りの困難度を高めた。第３の方法は、車載ユニット（on board unit：ＯＢＵ）あるいは狭域通信（dedicated short-range communication：ＤＳＲＣ）を自動車内に搭載するか、近距離通信トランシーバ装置またはＩＣカードの少なくとも一方を自動車内に搭載する方法である。しかしこの方法にも、別途必要となるハードウェアのコストが高いという問題と、高速で移動する車両から捕捉された信号に歪が発生するという問題があった。第４の方法は、識別タグ（ID tag）を各車両の固定位置に設置し、識別タグの読込み装置を料金所に設ける方法である。車両が料金所を通過するときに、各車両の所定位置に設けられた識別タグを読込んで通行料課金の基礎とする。しかしながら、この方法にも、ハードウェアの設置コストが高すぎて、識別タグを定期的に更新する必要がある上、高速走行する車両のナンバープレートの識別が困難であるなどといった幾つかの欠点があった。
【０００４】
以上をまとめると、従来の高速道路の電子通行料収受システムのほとんどは、別途ハードウェアを設置しなければならないために、コストが高くて普及が困難であり、電子装置による達成効果が限定されるため、正確性も不十分であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、別途必要となるハードウェアの設置および維持管理にかかる費用が節約できる、移動通信システムが提供する機能を利用する自動送受話器通行料収受メカニズムを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、従来のシステムよりも優れた正確性と効果が達成できる自動送受話器通行料収受メカニズムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明は移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受メカニズムを提供する。本発明は次のステップを含む。課金する通行料と車両の移動距離との対応関係を決定する通行料収受方法を決定するステップ。通行料収受方法により移動通信システムの移動管理メカニズムを執行して移動通信システムの複数の登録エリアを決定し、ここで高速道路は登録エリアの範囲内にあるステップ。車両が第１の登録エリア中の第１の位置から第２の登録エリア中の第２の位置へ移動するとき、位置更新を行い、ここで第１の登録エリアおよび第２の登録エリアは、登録エリアのうちの一登録エリアであるステップ。位置更新動作を執行して車両の移動を示す更新データを記録するステップ。そして、更新データおよび通行料収受方法により課金する通行料を決定するステップ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動送受話器通行料収受メカニズムは、別途必要となるハードウェアの設置および維持管理にかかる費用が節約でき、従来のシステムよりも優れた正確性と効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の上述した目的、特徴および利益は、以下の添付図面に基づく本発明の好適な実施形態によってより明確になる。
【０００９】
本発明が開示する実施形態は、例えばＧＳＭ、ＧＰＲＳあるいは３Ｇシステムといったインテリジェントネットワークを提供するサービスにより移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受システムである。ＩＭＴ−２０００  ３Ｇ移動通信システムの詳細な情報に関しては、FUJITSU Sci.Tech.,p.160-p.166, Dec.2002に掲載されている“Network Node for IMT-2000”を参照すること。また、ＧＳＭ移動通信システムの詳細な情報に関しては、John Scourias氏がウェブサイトに公開し、１９９９年３月２９日に最終更新した“Overview of the Global System for Mobile Communication”(http://ccnga.uwaterloo.ca/~jscouria/GSM/index.html)を参照すること。
【００１０】
図１は、従来技術のＧＳＭ移動通信システムを示す簡略図である。移動通信システム全体が蓋う範囲は複数のセルに分けられ、各セルはオペレーションのために一つ以上の基地局を備える。セル内の移動通信システムの加入者は、情報を基地局へ送信することにより移動通信システムに登録し、基地局を介して通信システム内の別の加入者と交信することができる。各セルの範囲および形状は、例えば基地局のパワー、セルの場所（市内中心地、市内、郊外など）、セル内の地理的特色（山、川など）或いは特定の建造物（高層ビル、高速道路、鉄道など）といった様々な要素により決定される。一つ以上のセルは、それぞれロケーションエリア（location area：ＬＡ）と組み合わせることができる。このロケーションエリアという用語は、ＧＳＭ移動通信システムで特に使用されるが、この用語は他の移動通信システムで使用されるページングエリア（paging area）、ルーティングエリア（routing area）或いは登録エリア（registration area）としても知られている。例えば、ロケーションエリアはＧＳＭ通信システムで一般に使用され、ルーティングエリアはＧＰＲＳ通信システムで使用されている。また、登録エリアおよびページングエリアは一般の多くの通信システムで使用されている。しかし、名称が異なっていても、当該技術に習熟した者であるなら、それらが意味することは実質的に同じであることが分かるはずである。また例えば、ロケーションエリア（ルーティングエリアまたは登録エリア）の境界を越えて移動するときは、更新メッセージが必要であり、移動局が現在のロケーションエリア（ルーティングエリアまたは登録エリア）にページングされる。本実施形態ではＧＳＭ移動通信システムが使用されているため、ロケーションエリアという用語を使用する。しかしながら、本発明は、ＧＳＭ移動通信システムのみの使用に限定されるわけではない。基本的に各加入者に必要な移動通信サービスを提供するため、移動通信システムは各加入者の大体の位置を知る必要がある。そのため、各加入者の位置があるロケーションエリアからもう一つのロケーションエリアへ移動すると、位置更新が自動的に執行されて位置更新データは、例えば、移動通信システム内の加入者の位置を記憶するホームロケーションレジスタ（home location register：ＨＬＲ）あるいはビジタロケーションレジスタ（visitor location register：ＶＬＲ）などのデータベース内に記憶される。各加入者のロケーション情報は、移動局ローミング番号（mobile station roaming number：ＭＳＲＮ）の形式でホームロケーションレジスタあるいはビジタロケーションレジスタ内に記憶される。このシステムは、移動局ローミング番号を各加入者の更新ロケーション情報として直接使用して加入者をページングする。上述したように、ＧＳＭ移動通信加入者があるロケーションエリアからもう一つのロケーションエリアへ移動する際に、システムにより位置情報が更新されることは位置更新（location update）と呼ばれる。位置更新メカニズムの詳しい情報に関しては、IEEE Transactions On Wireless Communications, VOL.1, No.1, Jan. 2002の“Reducing Location Update and Paging Costs in a PCS Network”を参照すること。
【００１１】
また、現在の移動通信システムはインテリジェントネットワークを備え、電話サービス以外のその他のサービス機能を提供することもできる。加入者は特別な機能キイを押すだけで、無線インターネット、商品購入或いは代金の支払いなどといった様々なサービスを直ちに受けることができる。インテリジェントネットワークを有する現在の移動通信システムは、加入者に充実したサービスを提供することができる。現在、ドライバのほとんどは、運転するときにインテリジェントネットワークを備える従来の移動通信システムへアクセスする携帯電話を携帯している。そのため、移動通信システムにより提供されるインテリジェントネットワークを利用して自動高速道路通行料収受の機能を得ることができる。
【００１２】
図２は、本発明の好適な一実施例による移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受システムを示す流れ図である。先ず、ステップ２０２において、車両を高速道路に進入させたいとき、本実施形態の自動送受話器通行料収受メカニズムを起動させる。車両がインターチェンジから高速道路に進入する際、ユーザは送受話器の特別機能キイを押して移動通信システムに知らせて、本実施形態の通行料収受機能を作動させる。すると、このシステムは車両のスタート地点を自動的に記憶する。あるいは高速道路の各インターチェンジに設置された画像認識装置により、高速道路に入った各車両のナンバープレートを認識すると、システムが自動的にナンバープレートおよび車両のスタート地点を照会して、車両管理局の車両登録情報と移動通信システムの加入者情報とを比較して連結させる。
【００１３】
続いて、ステップ２０４において、移動通信システムは、車両の位置移動に基づいて位置更新を行う。移動通信システムから見た場合、車両が高速道路を走行している状態はシステム加入者の位置移動と同じである。加入者があるロケーションエリアからもう一つのロケーションエリアへ移動するとき、システムは位置更新の動作を実行して、加入者の位置情報を更新する。新たに更新された位置情報は、ホームロケーションレジスタあるいはビジタロケーションレジスタに記憶される。そのため、車両の運転経路およびマイル数は、ホームロケーションレジスタあるいはビジタロケーションレジスタに記憶された更新位置情報を利用して知ることができる。一般に、高速道路の各インターチェンジ間の距離は、ロケーションエリアがカバーする範囲よりもはるかに大きい。また、位置更新情報は各加入者の大まかな場所と移動経路のみを提供するが、一般に道路ネットワークには非常に複雑な横道や分岐路などが含まれていないため、高速道路上の車両の移動経路およびマイル数の情報として使用するには十分正確である。
【００１４】
最後に、ステップ２０６において、車両が高速道路を出ると、通知が自動通信システムに送信され、位置更新データを基にして課金する通行料が決定される。車両が出口から出る際には、ユーザは送受話器で特別機能キイを入力して移動通信システムに通知し、通行料収受機能を作動させる。次に、このシステムは自動的に車両が高速道路を走行中に記憶した、移動加入者の位置更新情報を参照するが、ここで移動加入者の位置更新情報には、位置更新の回数および位置更新を行った場所が含まれている。このシステムは、例えば車両が高速道路のどの区間あるいは位置を走行した際に課金するかなどといった所定の通行料収受メカニズムを基にして、車両に課金する通行料を決定する。あるいは、高速道路の各インターチェンジに設置された画像認識装置を利用して、高速道路から出る各車両のナンバープレートを認識すると、システムが車両のナンバープレートおよびスタート地点に関する情報を自動的に参照して、車両管理局の車両登録情報と移動通信システムの加入者情報とを比較して連結させる。
【００１５】
移動通信システムのインテリジェントネットワークは非常に高い安全性を備えているため、加入者のプライバシーを十分に保護することができる。従って、上述した費用は、電話の請求書やオンラインクレジットカードの課金システムなどといった従来の移動通信システムの課金システムと組み合わせることができる。また、加入者の従来の認証システムと組み合わせると、従来の課金システムを通行料課金のプラットフォームにすることが便利となり、安全性、機密性および信頼性を備えた通行料課金システムを別に設けるための費用が必要なくなる。
【００１６】
次に、本発明のもう一つの好適な一実施形態を示す。先ず、通行料を収受する最良の解決方法により、車両が高速道路を走行する際にどの道路区間あるいは位置にあるかを知る。移動通信システムの移動管理システムに含まれるパラメータは、通行料収受の解決方法の基礎となる。移動管理システムは、システム全体の構成方法を決定するためのものである。例えば、全体のシステムに必要なセルの数、各セルの範囲および位置、各セルがどのロケーションエリア中に分けられるかなどである。ここで注意しなければならないこととして、移動管理システムはシステム自体の機能を考慮するだけでなく、例えば全体システムがカバーする範囲内の場所、地理的特色および建造物、更にはそのエリア内にいる加入者の移動パターンなどといった、現実世界に存在する様々な要素も考慮しなければならないということがある。また、上述の要素は互いに独立したものではなく、そのほとんどは互いに影響し合うものであり、例えば、市内中心部の加入者と郊外の加入者との移動パターンが異なったり、同一地域でも時期によって加入者の移動パターンが変化したりするなどといった特性を備える。そのため、他に追加するハードウェアの設置、更新および維持管理にかかるコストを減らすため、移動管理システムは多くの複雑な状況を考慮して、移動管理の最適化を達成していた。移動管理に関する詳細な説明は、２００３年２月２１日に出願された米国特許出願第１０／３６９，６７８号公報“SYSTEM FOR CONSTRUCTING A MOBILITY MODEL FOR USE IN MOBILITY MANAGEMENT IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEROF”において開示されている。
【００１７】
図３は、本発明のもう一つの好適な一実施形態による移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受システムを示す簡略図である。必要に応じて、仮想料金所を高速道路のどの道路区間または位置に設けるかを決定する際には、この情報を移動通信システムの移動管理システムのパラメータとする。つまり、ロケーションエリアの位置および範囲を決定する際には、各仮想料金所の場所を基礎にして、対応するロケーションエリアの境界を設定し、更には高速道路の各インターチェンジの位置により、対応するロケーションエリアの境界を設ける。しかし、ここでロケーションエリアの密度は、仮想料金所の密度より高いか、少なくとも同等でなければならないという条件がある。そのため、車両がインターチェンジから高速道路に入り、高速道路の各仮想料金所を通過してインターチェンジからまた出ることは、あるロケーションエリアからもう一つのロケーションエリアまで継続的に移動する加入者を示す。そして、このシステムは、その加入者の位置更新を自動的に行い、その加入者の位置情報はシステムのホームロケーションレジスタあるいはビジタロケーションレジスタに記憶される。本発明のもう一つの好適な一実施形態によると、車両が高速道路に入ると、正確に設けられたロケーションエリアの境界を越えて入るため、車両が高速道路に入るときに行う登録が必要ない。そのため、システムが加入者の位置更新を行うことから、車両が高速道路上を既に走行していることを知ることができる。そのため、上述した自動通行料収受方法は、ホームロケーションレジスタあるいはビジタロケーションレジスタ内に記憶された加入者の位置更新の回数および位置により容易に参照して、今回の行程に課金される通行料を知ることができる。そのため、システムの複雑さを最小に抑えることができる。
【００１８】
ここで注意しなければならないことは、本発明の好適な一実施形態で提供された従来の移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受メカニズムは、より優れた性能を達成するために従来の人為的な操作あるいは別の自動通行料収受システムと組み合わせることができるということである。
【００１９】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術に熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の移動通信システムを示す概略図である。
【図２】本発明の好適な一実施形態による移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受システムを示す流れ図である。
【図３】本発明のもう一つの好適な一実施形態による移動通信システムを利用した自動送受話器通行料収受システムを示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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