(57)【要約】【課題】信号を送受信する相手を確実に特定するために、送信側と、受信側との相対位置を正確に検出できる、位置検出システムを提供することである。【解決手段】送信電極を備えた電界信号発信器１１，１２を有する第１の装備体１０と、受信電極を備えた電界信号受信器１４，１６を有する第２の装備体１３と、電界信号受信器が受信したデータを処理するデータ処理部１７とを備え、第１の装備体と第２の装備体とは、相対移動するとともに、上記電界信号受信器は、第１、第２の装備体の送信電極と受信電極とが近接したときに、上記電界信号発信器が発信する電界信号を受信する一方、上記データ処理部１７は、上記受信した電界信号に基づいて第１の装備体と第２の装備体との相対位置を特定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信電極を備えた電界信号発信器を有する第１の装備体と、受信電極を備えた電界信号受信器を有する第２の装備体と、電界信号受信器が受信したデータを処理するデータ処理部とを備え、第１の装備体と第２の装備体とは、相対移動するとともに、上記電界信号受信器は、第１、第２の装備体の送信電極と受信電極とが近接したときに、上記電界信号発信器が発信する電界信号を受信する一方、上記データ処理部は、上記受信した電界信号に基づいて第１の装備体と第２の装備体との相対位置を特定する位置検出システム。
【請求項２】
第１の装備体が電界信号受信器を備えるとともに、第２の装備体が電界信号発信器を備え、かつ、データ処理部を備え、上記第１、第２の装備体の送信電極と受信電極とが近接したときに、第１の装備体の電界信号受信器は、第２の装備体の電界信号発信器が発信する電界信号を受信し、上記データ処理部は、第１の装備体の電界信号受信器が受信した電界信号を処理することを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、相対移動する物体間で、相対位置を検出するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路など有料道路において、自動料金精算システムがある。これは、有料道路に入るインターチェンジの入り口や、出口において、自動的に車両を特定して、特定した車両の通行料金を算出するシステムである。具体的には、図８に示すように、道路側には、インターチェンジの入り口、あるいは、出口付近に設けた第１光センサ１から、車両の走行方向（矢印ａ方向）の先方に向かって順に、第１アンテナ２、走行制御ゲート３、第２光センサ４、第２アンテナ５を設けている。そして、これら第１光センサ１、第１アンテナ２、走行制御ゲート３、第２光センサ４、第２アンテナ５は、管理コンピュータ８に接続されている。
【０００３】
また、車両６には、車載アンテナ７を設けている。この車載アンテナ７は、道路側に設置された第１、第２アンテナ２、５との間で、信号を送受信する機能を備えた、送受信アンテナである。
このようなシステムにおいて、通行料金が自動的に精算される手順を簡単に説明する。なお、ここでは、インターチェンジの出口での処理について説明する。
【０００４】
まず、車両６が図中左から矢印ａ方向へ走行し、第１光センサ１で検出されると、第１光センサ１は、その検出信号を管理コンピュータ８に送信する。管理コンピュータ８は、第１アンテナ２に対し、車両６の接近を知らせ、第１アンテナ２から信号を送信させる。第１アンテナ２は、車両６の車載アンテナ７に対して、問い合わせ信号を送信する。上記車載アンテナ７は、この問い合わせ信号を受信するとともに、第１アンテナ２からの問い合わせ信号によって、受信機能から送信機能に切り替わる。そして、上記車載アンテナ７は、上記問い合わせ信号に応えて、クレジットカード番号など、車両を特定するための車両データを第１アンテナ２に対して送信する。
なお、上記車載アンテナ７は、クレジットカードなどに記憶されているデータを読み出したり、外部から受信したデータを処理して記憶したりする機能も備えている。
【０００５】
第１アンテナ２が受信した車両データは、上記管理コンピュータ８へ送信され、管理コンピュータ８は、受信した車両データから、車両６の通行を許可すべきかどうかを判断する。また、車両６は、この有料道路に入った時点でも、上記と同様にして確認され、そのデータが、コンピュータ８に記憶されている。従って、管理コンピュータ８は、この車両６がどのインターチェンジから入ったのかというデータに基づいて、通行料金を演算する。料金の演算を行い、カード情報などの確認ができた場合には、管理コンピュータ８が通行を許可し、走行制御ゲート３を開けて、車両６を通過させるようにする。
【０００６】
上記走行制御ゲート３を通過した車両６は、今度は、第２光センサ４で検出される。第２光センサ４の検出信号を受信した管理コンピュータ８は、第２アンテナ５から、上記車両６の車載アンテナ７に対して、そこまでの通行料金を通知するとともに、車載アンテナ７の送信を終了させる信号を送信する。この信号によって、車載アンテナ７は、受信機能に切り替わる。
一方、管理コンピュータ８は、演算した通行料金を車両データに対応付けて記憶し、クレジット会社を使用して精算するようにしている。このようなシステムでは、入り口で通行カードを受け取るために停車したり、料金所で、支払いのために停車したりする必要がない。
このようなシステムについては、実際に行われているので、特に、先行技術文献調査は行っていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなシステムでは、走行中の車両が、所定の位置に来たことを検出するためには、車両位置検出手段である第１、第２光センサ１、４を用い、車両データを確認するためには、信号を送受信する第１、第２アンテナ２、５および車載アンテナ７を用いている。つまり、位置検出手段と、データの送受信とが、全く別の系統で行われている。
【０００８】
そのため、第１、第２アンテナ２、５と送受信を行っている車載アンテナ７が、通信の直前に位置検出手段である第１、第２光センサ１、４によって検出された車両のものであるという確証はない。言い換えれば、第１光センサ１で位置を検出された車両と、第１光センサ１の検出直後に、第１アンテナ２からの問い合わせ信号を受信した車両とが異なっていても、管理コンピュータ８では、同じ車両と判断する。
また、第１、第２アンテナ２、５から送信される信号用の無線電波は広がりを持っているうえ、車両表面で反射することがある。そのため、光センサで特定した車両以外にも、データを送信してしまうことがあったり、反対に、送信すべき車両に対して、必要なデータが届かなかったりすることがある。
【０００９】
例えば、車載アンテナ７を搭載していない車両が、第１光センサ１によって検出されると、その検出信号がトリガとなって、第１アンテナ２から信号が送信される。この信号が、別の車載アンテナ７を搭載している車両に受信されて通信が確立した場合には、上記車載アンテナ７を搭載していない車両のために、走行制御ゲート３を開けてしまうことが起こることもある。そのようなことが起こると、この車両に後続の車載アンテナ７を搭載した車両が、走行制御ゲート３に衝突してしまうようなことも起こる。
【００１０】
さらに、信号が反射してしまうと、どの車両が、その信号を受信したのか、全く分からなくなって、信号が混信してしまう。
この発明は、信号を送受信する相手を確実に特定するために、送信側と、受信側との相対位置を正確に検出できる、位置検出システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、送信電極を備えた電界信号発信器を有する第１の装備体と、受信電極を備えた電界信号受信器を有する第２の装備体と、電界信号受信器が受信したデータを処理するデータ処理部とを備え、第１の装備体と第２の装備体とは、相対移動するとともに、上記電界信号受信器は、第１、第２の装備体の送信電極と受信電極とが近接したときに、上記電界信号発信器が発信する電界信号を受信する一方、上記データ処理部は、上記受信した電界信号に基づいて第１の装備体と第２の装備体との相対位置を特定する点に特徴を有する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明を前提とし、第１の装備体が電界信号受信器を備えるとともに、第２の装備体が電界信号発信器を備え、かつ、データ処理部を備え、上記第１、第２の装備体の送信電極と受信電極とが近接したときに、第１の装備体の電界信号受信器は、第２の装備体の電界信号発信器が発信する電界信号を受信し、上記データ処理部は、第１の装備体の電界信号受信器が受信した電界信号を処理する点に特徴を有する。
第１の発明のデータ処理部と、第２の発明のデータ処理部とは同じものとは限らない。同じでも別々でもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示す第１実施例は、この発明のシステムを、有料道路での通行料金精算システムに利用した例である。
車両１０には、通行料金精算装置１１を搭載し、この通行料金精算装置１１に接続した送受信電極１２をボディ底面に取り付けている。
上記通行料金精算装置１１は、車両側のデータを電界信号として、送受信電極１２を介して外部へ発信するための送信回路と、上記送受信電極１２を介して、外部の電界信号を受信するための受信回路とを備えるとともに、受信した信号を処理する機能も備えている。
【００１４】
つまり、車両１０が、この発明の第一の装備体であり、上記通行料金精算装置１１と送受信電極１２とによって、この発明の電界信号発信器および電界信号受信器を構成している。また、上記通行料金精算装置は、第一の装備体の電界信号受信器が受信した信号を処理するデータ処理部の機能も備えている。
【００１５】
一方、道路１３には、電界信号を発信する送信電極１４と、電界信号を受信するための受信電極１５とが設置されている。これらの電極１４、１５は、図２に示すように、道路１３との間に絶縁体１８を介在させ、表面を路面から露出させるようにして設置されている。これら、送信電極１４と受信電極１５とは、送信電極１４を通過した車両が、受信電極１５を通過するまでの間に、他の車両が入り込むことができない程度に近づけて設置している。ただし、両電極１４、１５を一体化してもかまわない。
また、上記両電極１４、１５には、送受信回路１６を介して、この発明の処理部であるコンピュータを接続している。
【００１６】
コンピュータは、送信電極１４から発信するデータを生成したり、受信した信号を処理したりするこの発明のデータ処理部の機能と、送受信回路１６を制御する機能とを備えている。そして、送受信回路１６は、上記送信電極１４から電界信号を発信させたり、受信電極１５から受信した電界信号を電気信号としてコンピュータ１７へ入力する機能を備えている。従って、上記送受信回路１６は、上記送信電極１４とともに、この発明の電界信号発信器を構成し、上記受信電極１５とともに、この発明の電界信号受信器を構成している。さらに、上記コンピュータは、図示していない走行制御ゲートを開閉する機能も備えている。
【００１７】
なお、上記電界信号とは、データを電界強度の変化として出力する信号である。例えば、送信電極１４に、送信すべきデータに応じた電圧が印加されると図１に示すように、その電圧によって周囲に電界Ｅ１が誘起される。この電界Ｅ１が、道路側から発信される電界信号である。そして、電界Ｅ１の電気力線は、上記発信電極１４からその両脇のグランドに向かう。つまり、発信された電界信号は、通常の無線電波のように、遠方に向かって照射される信号ではない。
車両１０の送受信電極１２も、送信モードの時には、上記送信電極１４と同様に機能し、電界信号が発信される。この電界信号は、車両１０のボディをグランドとして、送受信電極１２からグランドに向かう電界Ｅ２であり（図３参照）、遠方に向かって照射されるものではない。
【００１８】
一方、電界信号を受信する受信電極１５と車両１０の送受信電極１２とが近づいたときにだけ、図３に示すように、車両１０の送受信電極１２が発信した電界信号を、受信電極１５が受信することができる。受信電極１５が、電界信号を受信すると、受信電極１５が受けた電界Ｅ２の変化を、送受信回路１６が検出して、コンピュータへ出力する。
また、車両１０側でも、道路側の受信電極１５と同様に、上記送受信電極１２が受信電極としても機能する。
なお、電界を検出する電界信号受信器として、電気光学結晶を利用した電界センサなどを利用することができる。
【００１９】
次に、このシステムで、車両１０が、通行料金を自動的に精算する手順を説明する。
図１のように、車両１０は、矢印ａ方向に移動中、道路１３の送信電極１４からは、常時、信号が発信されている。この電界信号は、位置情報、例えば、インターチェンジ名などとともに、車両側の料金精算装置１１に対して、車両データを問い合わせる問い合わせ信号を送信するようにしている。従って、この送信電極１４上に来た車両１０は、送受信電極１２を介して、送信電極１４からの問い合わせ信号を受信する。問い合わせ信号は、先に説明したように電界信号なので、遠方に向かって放射される信号ではない。従って、送受信電極１２は、送信電極１４の近傍に来たときにだけ、電界信号を受信することができる。
【００２０】
上記問い合わせ信号を受信した料金精算装置１１は、受信モードから送信モードに切り替わり、車両データを送受信電極１２から発信しながら走行を続ける。この車両データも、送受信電極１２と受信電極１５とが接近したときにのみ、受信電極１５が受信できる。
つまり、車両側の送受信電極１２が、道路側の受信電極１５上に位置した時に、受信電極１５が車両データを受信する。
【００２１】
従って、道路側のコンピュータ１７は、受信電極１５から、車両データを受信したときに、対応する車両１０が、受信電極１５上を通過したということを特定できる。しかも、車両１０が車両データを送信するということは、送信電極１４からの問い合わせ信号を受信しているはずなので、この車両１０は、印ａ方向に走行し、受信電極１５近傍に位置していることを検出できることになる。
コンピュータ１７は、受信した車両データに基づいて、通行を許可する場合には、図示しない走行制限ゲート開けるとともに、車両データに通行履歴を対応付けて記憶する。さらに、コンピュータ１７は、通行履歴に応じた通行料金を演算し、その料金を、クレジット会社を介して精算することができる。
【００２２】
この第１実施例では、接近しなければ通信が確立できない電界信号を用いているため、データの送受信をすることによって、位置の検出ができる。従って、従来の通行料金精算システムのように、混信が起こってしまうようなことは起こらない。
なお、車両１０には、送信電極と、受信電極とを一体化した送受信電極１２を取り付けているが、両電極は、別体でもかまわない。
【００２３】
図４、図５に示す第２実施例は、この発明を、ドライブスルーの店舗で買い物をするシステムに用いた例である。
このシステムに用いる第１の装備体である車両１０は、データ処理装置１９と、それに接続した電界信号の送受信電極１２とを備えている。データ処理装置１９は、店舗２２での注文データを入力する装置である。送受信電極１２は、データ処理装置１９から入力された注文データを電界信号として発信したり、外部の電界信号を受信したりする電極で、上記第１実施例の送受信電極１２と同様のものである。
また、上記データ処理装置１９は、送受信電極１２とともに、電界信号送信器または電界信号受信器としても機能する。
【００２４】
一方、この発明の第２の装備体である店舗２２の外部の通路２０には、電界信号を送受信するための、送受信電極２１を設け、店舗２２内には、送受信電極２１に接続した送受信回路１６とコンピュータ１７とを設置している。
上記送受信電極２１は、車両側の送受信電極１２と同様の電極で、電界信号発信時には、電極と通路面との間に信号電界を生成する。また、上記送受信回路１６は、第１実施例の送受信回路１６と同様の機能を備えている。
なお、通路２０は、入り口２３から出口２４までの間の通路である。
【００２５】
以下に、このシステムで買い物をする手順を簡単に説明する。
車両１０が、入り口２３から通路２０に入って進み、送受信電極２１に接近したら、一時停車する。車両１０からは、送受信電極２１の位置がはっきりとは分からないが、路面に停車位置を示すマークを表示したり、標識を立てたりしておく。
車両１０は、所定の位置で停車すると、車両側の送受信電極１２が、通路２０側の送受信電極２１と対向する。
店舗側からは常時、送受信電極２１を介して商品メニュー等の情報が電界信号として発信されるようにしている。
車両１０側では、店舗側からの情報にもとづいてユーザーが、上記データ処理装置１９から、注文データを入力し、それを送受信電極１２から電界信号として発信する。
【００２６】
通路２０の送受信電極２１と送受信回路１６とは、通常は、送信状態で待機するようにしている。車両１０から注文データが発信されたら、それを送受信電極２１が受信する。店舗２２内のコンピュータ１７は、注文データを受信し、それをディスプレイなどに表示させる。店舗のスタッフは、注文データを確認したら、コンピュータ１７を操作して、金額や数量などを含む確認データを送受信電極２１から電界信号として発信させる。この確認データを、車両側の送受信電極１２を介して、データ処理装置１９が受信したら、ユーザーは、商品受け渡し口２５まで車両を移動させる。商品の用意ができたら、上記受け渡し口２５で商品を受け取り、料金を支払って、出口２４から出ていく。
【００２７】
このようなシステムでは、現行のドライブスルーのように、窓を開けて、大声で注文をする必要がない。車内のデータ処理装置１９から、注文データを入力し、その内容を確認することもできる。特に、雨の日などに、窓を開けないで済むので、車内が濡れることもない。
また、注文データとともに、クレジットカード番号などを送信するようにすれば、現金の支払いが不要になり、商品の受け渡しが、よりスムーズにできる。
【００２８】
この第２実施例でも、電界信号を用いることにより、通路２０の送受信電極２１と車両側の送受信電極１２とが近づいた時にのみ、通信が確立するようにしている。通信が確立したことによって、車両１０の位置が、送受信電極２１の近傍であることを検出できる。
なお、この第２実施例では、車両側、店舗側の双方から、データの発信を行うようにしているが、店舗側は、注文データを受信するだけでもかまわない。
このようなシステムは、セルフサービスのガソリンスタンドなどにも利用できる。例えば、所定の位置に停車した車両が発信する車両データを、送受信電極２１を介して受信したコンピュータ１７が確認して、その結果によって、給油装置を制御し、ユーザーに利用可能にすることができる。
【００２９】
また、同様のシステムを、有料駐車場に応用して、利用料金を精算することもできるので、この第３実施例を、図６を用いて説明する。なお、車両は、図４に示す第２実施例の車両１０と同じなので、車両の説明には、図４を用いる。
第３実施例では、この発明の第２の装備体である駐車場Ｐの各駐車スペースに、送受信電極２１を設置し、この送受信電極２１と車両側の送受信電極１２との間で、電界信号の送受信をおこなう。そして、駐車場側の各送受信電極２１は各送受信回路１６を介してコンピュータ１７に接続し、コンピュータ１７が、送受信電極２１が受信したデータを管理するようにしている。
【００３０】
また、駐車場Ｐの各駐車スペースには、そのスペースに駐車した車両１０が、勝手に出車できないようにするための規制板２５が設けられている。この規制板２５は、車両１０が、正規の駐車位置に駐車して、車両側の送受信電極１２と、駐車場側の送受信電極２１との間で、通信が確立した時点で、地面から立ち上がって、タイヤの移動を規制するものである。
【００３１】
コンピュータ１７は、車両１０側の送受信電極１２との間に、通信が確立したことにより、車両１０が駐車位置にあることを認識する。そして、その時点から、駐車開始と判断する。上記通信で送受信されるデータは、どのようなものでもかまわないが、コンピュータ１７が、車両または、ユーザーを特定できるデータを取得できることが好ましい。
車両１０は、その駐車場Ｐを出る際には、クレジットカード番号などの所定のデータを発信するようにする。コンピュータ１７が、上記データの認証等を行って、出車を許可した場合には、上記規制板２５を下げる。そして、上記規制板２５を下げた時点までの利用料金を演算し、クレジット会社を介して精算することができる。なお、車両の出車規制手段としては、上記規制板２５に限らず、例えば、車体の進行方向を遮るバーなどでも良い。
【００３２】
図７に示す第４実施例は、この発明の第１、第２の装備体が、ロボットＲ１、Ｒ２の例である。
これらのロボットＲ１、Ｒ２は、例えば自律移動ができるロボットであり、一方の手先に送受信電極１２を取り付け、それに接続した送受信回路１６とコンピュータ１７とを内蔵している。これら、送受信電極１２，送受信回路１６およびコンピュータ１７は、上記他の実施例で用いたものと同様のものである。
【００３３】
このようなシステムでは、ロボットＲ１とロボットＲ２とが、互いに近づいて、両者の送受信電極１２を接近あるいは接触させて、データを送受信することができる。例えば、ロボットＲ１が、ロボットＲ２に応答を求める問いかけ信号を発信しながら移動すると、両者が接近したときにのみ、ロボットＲ２がロボットＲ１からの問いかけ信号を受信することができる。従って、ロボットＲ２は、ロボットＲ１が自身の近くにいることを検出して、上記問いかけ信号への応答信号を発信する。この応答信号をロボットＲ１が受信すると、ロボットＲ１は、ロボットＲ２が接近していることを認識し、必要なデータをロボットＲ２へ伝えることができる。
【００３４】
このようなシステムでは、データを電界信号で送信するため、通信が確立したことによって、送信側と受信側とが、接近していることを確認できる。つまり、データの送受信の相手との相対位置が、確実に検出できることになる。
また、電界信号は、従来の無線電波のように、反射したり、遠方に広がったりしないので、送信相手以外に、データが洩れる心配が無く、秘匿性に優れた通信が可能となる。
図７には、２体のロボットしか示していないが、３体以上、多数のロボット間での、秘密のデータ通信にも同様に利用できる。
また、送受信電極１２を手先に取り付ける代わりに、ボディの一部を送受信電極で構成してもかまわない。また、ロボットは必ずしも二足歩行ロボットである必要もない。
【００３５】
【発明の効果】
第１、第２の発明によれば、第１の装備体と、第２の装備体との相対位置を通信によって検出することができる。
特に、両者が接近していることを検出できるとともに、位置の検出と同時に、データの送受信もできるので、通信相手を確実に特定できるとともに、他者への、データの漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の構成図である。
【図２】第１実施例の道路側の電界信号送信器および受信器を説明するための図である。
【図３】第１実施例のシステムの利用状態を示した図である。
【図４】第２実施例のシステム構成図である。
【図５】第２実施例の利用状態を示した図である。
【図６】第３実施例を示した図である。
【図７】第４実施例を示した図である。
【図８】従来例を示した図である。
【符号の説明】
１０        車両（第１の装備体に当たる）
１１        通行料金精算装置
１２        送受信電極
１３        道路（第２の装備体に相当）
１４        送信電極
１５        受信電極
１６        送受信回路
１７        コンピュータ
１９        データ処理装置
２０        外部通路（第２の装備体に相当）
２１        送受信電極
Ｒ１、Ｒ２  ロボット（第１、第２の装備体に相当）
【図１】
2005024257.tif 000003
【図２】
2005024257.tif 000004
【図３】
2005024257.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005024257.tif 000008
【図７】
2005024257.tif 000009
【図８】
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