(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接する第１、第２の通行レーンを備える有料道路の出口ゲートのゲートシステムであって、
前記第１の通行レーンをカバーする第１の偏波特性を有するアンテナに接続され、該第１の偏波特性のアンテナを介して第１のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を受信し第２のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を送信する第１の無線通信手段を備えた第１の出口ゲート局と、
前記第２の通行レーンをカバーする前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有するアンテナに接続され、該第２の偏波特性のアンテナを介して前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を受信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を送信する第２の無線通信手段を備えた第２の出口ゲート局と、
前記第１、第２の偏波特性の無線信号を送受信可能に移動体に設置された移動体用アンテナと、該移動体アンテナに接続されて該移動体アンテナを介して前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を送信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を受信可能な移動体用無線通信手段とを備えた移動局と、
から成り、
前記移動体が前記第１又は第２の出口ゲート局のいずれか一つのアンテナのカバーする通行レーンを通って前記出口ゲートを通過する際に、前記移動局は通行レーンに対応する前記第１又は第２の出口ゲート局のアンテナより到来した無線信号の偏波特性を検知し、
前記第１の通行レーンの場合は、前記移動体用アンテナを前記第１の偏波特性に対応させた上で前記第１の出口ゲート局と前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して送信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して受信して所要の無線交信を行い、
前記第２の通行レーンの場合は、前記移動体用アンテナを前記第２の偏波特性に対応させた上で前記第２の出口ゲート局と前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して送信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して受信して所要の無線交信を行う、
ことを特徴とするゲートシステム。
【請求項２】
有料道路の入口に入口ゲート局を設置し、
前記移動体が入口ゲートを通過する際に、前記移動局が前記入口ゲート局から入口情報を取得し、
前記移動体が前記出口ゲートを通過する際には、前記移動局より前記出口ゲート局に前記入口情報を前記移動局を特定する情報とともに送信し、これを受信した前記出口ゲート局は前記入口情報に基づいて通行料金を算出しその金額を前記移動局より自動収受することを特徴とする請求項１記載のゲートシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゲートシステムに関し、特に、出口ゲートに配置する複数のゲート局の周波数利用効率を改善する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信技術を用いて、交通事故の防止、或いは、交通渋滞を低減する目的のため、道路交通における「人」と「道路」と「車両」とを一体のシステムとして構築する高度道路交通システム(Intelligent Transport Systems,以下、ITSと記す)の開発が国家プロジェクトとして推進されている。
【０００３】
ITSは、社会インフラとして種々の交通システムが組み合わされて実現されると思われるが、最も実用化が進んでいるものに自動料金収受システムがある。このシステムは、車両が有料道路等の料金所ゲートを通過する際に、ゲートに設置され無線送受信機を備えるゲート局(固定局)と無線送受信機を搭載した車両(移動局)とを無線通信により接続し、料金所での車両(移動局)の停止なしに自動的に料金支払いを完了し、以て、料金所ゲートの車両通行可能台数を増大させることにより料金所渋滞を解消するシステムである。
【０００４】
図4は、従来の自動料金収受システムを説明する図である。この図に示す自動料金収受システムは、有料道路の入口101にアンテナ102が接続され図示を省略した無線送受信機および所要の電子装置が収納された入口ゲート局103が入口ゲート104の上部に配置され、この道路の出口201にはアンテナ202が接続され図示を省略した無線送受信機および所要の電子装置が収納された出口ゲート局203が出口ゲート204の上部に配置され、移動局(車両)300にはアンテナ301が接続され図示を省略した送受信機および所要の電子装置が収納された無線端末302が搭載される。
【０００５】
このシステムにおいては、先ず、移動局300が入口ゲート104を通過するときに、アンテナ102を介して入口ゲート局103から従来の通行券(紙券)に相当する入口情報(入口インター名、通過日時等)が無線信号により移動局300に送信される。次に、移動局300が出口ゲート204を通過して有料道路の走行を終える際は、移動局300に搭載された無線端末302よりアンテナ301を介して前記入口情報がキャリア周波数f1の無線信号として出口ゲート局203に送信される。出口ゲート局203では、アンテナ202を介して受信したこの入口情報と、路上に設置された車種判別装置(図示を省略)からの情報とに基づき通行料金を算出しこれをキャリア周波数f2の信号としてアンテナ202を介して移動局300に送信する。
【０００６】
その後、移動局300と出口ゲート局203との間で料金決済のための所定の情報が交信されるが、これは瞬時に完了するため移動局(車両)300はノンストップでゲート(料金所)を通過でき、その結果、料金所の車両通行がスムーズに行われ料金所渋滞を解消することができる。
【０００７】
なお、通行車両台数が多い料金所においては、複数の通行レーンを設けて通行車両に対応しており、この場合には各通行レーンごとに入口または出口ゲート局が設置される。
【０００８】
図5は、複数(2つ)の通行レーンを有する料金所(出口ゲート)における自動料金収受システムの構成例を示す図である。この例に示す自動料金収受システムは、各通行レーンごとに図4に示したシステムを適用し料金収受を自動的に行うようにしたものであり、各構成要件には図4のシステムに対応する番号に添字aまたはbを付している。即ち、通行レーン1にはアンテナ202aが接続された第1の出口ゲート局203aが第1のゲート204aの上部に配置され、通行レーン2にはアンテナ202bが接続された第2の出口ゲート局203bが第2のゲート204bの上部に配置され、各通行レーンを走行する移動局300a、300bにはそれぞれアンテナ301a、301bが接続された無線端末302a、302bが搭載される。
【０００９】
このシステムの基本的な動作は、図4に示したものと同様であるので詳細な説明を省略するが、第1のゲート局203aおよび第2のゲート局203bが各移動局300a、300bとそれぞれ所定の情報を交信するために使用する無線信号は、混信を避けるためお互いに異なったキャリア周波数の組み合わせ((f1、f2)と(f3、f4))を用いて2チャネルを確保している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したような従来の自動料金収受システムにおいては以下に示すような問題点があった。つまり、複数の通行レーンが必要な出口ゲートを有する料金所の場合は、各通行レーンをカバーするためゲート局数が増えるので、それに伴い必要なキャリア周波数が増加し、今日の周波数資源不足が顕在化している点に鑑み問題であった。
本発明は、上述した従来の自動料金収受システムに関する問題を解決するためになされたもので、複数の通行レーンが設置された料金所においても、ゲート局に割り当てるキャリア周波数が増加せず、周波数利用効率の高い自動料金収受システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係わるゲートシステムの請求項１記載の発明は、
互いに隣接する第１、第２の通行レーンを備える有料道路の出口ゲートのゲートシステムであって、
前記第１の通行レーンをカバーする第１の偏波特性を有するアンテナに接続され、該第１の偏波特性のアンテナを介して第１のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を受信し第２のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を送信する第１の無線通信手段を備えた第１の出口ゲート局と、
前記第２の通行レーンをカバーする前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有するアンテナに接続され、該第２の偏波特性のアンテナを介して前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を受信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を送信する第２の無線通信手段を備えた第２の出口ゲート局と、
前記第１、第２の偏波特性の無線信号を送受信可能に移動体に設置された移動体用アンテナと、該移動体アンテナに接続されて該移動体アンテナを介して前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を送信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して無線信号を受信可能な移動体用無線通信手段とを備えた移動局と、
から成り、
前記移動体が前記第１又は第２の出口ゲート局のいずれか一つのアンテナのカバーする通行レーンを通って前記出口ゲートを通過する際に、前記移動局は通行レーンに対応する前記第１又は第２の出口ゲート局のアンテナより到来した無線信号の偏波特性を検知し、
前記第１の通行レーンの場合は、前記移動体用アンテナを前記第１の偏波特性に対応させた上で前記第１の出口ゲート局と前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して送信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して受信して所要の無線交信を行い、
前記第２の通行レーンの場合は、前記移動体用アンテナを前記第２の偏波特性に対応させた上で前記第２の出口ゲート局と前記第１のキャリア周波数からなる信号を使用して送信し前記第２のキャリア周波数からなる信号を使用して受信して所要の無線交信を行う、
ようにした。
本発明に係わるゲートシステムの請求項２記載の発明は、請求項１記載のゲートシステムにおいて、
有料道路の入口に入口ゲート局を設置し、
前記移動体が入口ゲートを通過する際に、前記移動局が前記入口ゲート局から入口情報を取得し、
前記移動体が前記出口ゲートを通過する際には、前記移動局より前記出口ゲート局に前記入口情報を前記移動局を特定する情報とともに送信し、これを受信した前記出口ゲート局は前記入口情報に基づいて通行料金を算出しその金額を前記移動局より自動収受するようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係わる自動料金収受システムにおける実施の形態例を示すシステム構成図である。同図(a)は入口ゲートにおける構成例を、また、同図(b)は出口ゲートにおける構成例をそれぞれ示している。
【００１３】
この例に示す自動料金収受システムは、入口ゲートにおいて、通行レーン1(通行レーン2)をカバーするためアンテナ12a(12b)が接続され図示を省略した無線送受信機および所要の電子装置が収納された入口ゲート局13a(13b)を入口ゲート14a(14b)の上部に配置するとともに、移動局としての車両30a(30b)にはアンテナ31a(31b)が接続され図示を省略した送受信機および所要の電子装置が収納された無線端末32a(32b)を搭載している。また、出口ゲートにおいては、入口ゲートと同様に、通行レーン1(通行レーン2)をカバーするためアンテナ22a(22b)が接続され図示を省略した無線送受信機および所要の電子装置が収納された出口ゲート局23a(23b)を出口ゲート24a(24b)の上部に配置している。
【００１４】
ここで、出口ゲート局23a(23b)において使用するアンテナについて説明すると、一方の出口ゲート局23aに接続されるアンテナ22aは垂直偏波特性を、他方の出口ゲート局23bに接続されるアンテナ22bは水平偏波特性をそれぞれ有しており、また、移動局30a(30b)に搭載されるアンテナ31a(31b)は後述するように水平および垂直偏波特性の電波を自在に送受信することができる。なお、入口ゲート局13a(13b)に配置されるアンテナ12a(12b)はお互いに同じ偏波特性のもので良く、水平または垂直偏波のいずれでも良い。
【００１５】
この例に示す自動料金収受システムは以下のように機能する。先ず、移動局30a(30b)が入口・出口ゲート14a(14b)、24a(24b)に接近すると、移動局30a(30b)は入口・出口ゲート局13a(13b)、23a(23b)から送出された電波を無線端末32a(32b)により受信し、後述する手段により当該送出電波の偏波特性(水平/垂直)を判断し、この偏波特性と一致するように無線端末32a(32b)に接続されたアンテナ31a(31b)の偏波特性を選択する。
【００１６】
次に、移動局30a(30b)が入口ゲート14a(14b)を通過する際に、アンテナ12a(12b)を介して入口ゲート局13a(13b)から従来の通行券(紙券)に相当する入口情報(入口インター名、通過日時等)がキャリア周波数f1の無線信号により移動局30a(30b)にそれぞれ送信される。この入口情報は各通行レーンに無関係に同一内容の情報であるため、各入口ゲート局13a(13b)から同時に共通のキャリア周波数f1を有する無線信号を送信する。
【００１７】
その後、移動局30a(30b)が出口ゲート24a(24b)を通過して有料道路の走行を終えるとき、移動局30a(30b)に搭載された無線端末32a(32b)からアンテナ31a(31b)を介して前記入口情報がキャリア周波数f1の信号として各出口ゲート局23a(23b)に送信される。この際には、上述したようにアンテナ31aと31bとは出口ゲート局に接続されたアンテナ22aと22bとに対応して偏波特性が異なっており(垂直偏波と水平偏波)、そのため同一のキャリア周波数f1を有する信号を使用しても各ゲート局23a(23b)間および各移動局30a(30b)間において混信する虞はない。
【００１８】
出口ゲート局23a(23b)では、アンテナ22a(22b)を介して受信した各移動局(車両)の有する入口情報と、路上に設置された車種判別装置(図示を省略)からの情報とに基づき通行料金を算出し、これをキャリア周波数f2の信号としてアンテナ22a(22b)を介して移動局30a(30b)に送信する。この際にも、各移動局30a(30b)に設置されたアンテナ31a(31b)は上述したように各ゲート局23a(23b)に対応した異なった偏波特性に設定されているので、同一のキャリア周波数f2を有する信号が同時に使用されても各ゲート局23a(23b)間および各移動局30a(30b)間で混信する虞は無い。
【００１９】
引き続き、移動局30a(30b)と出口ゲート局23a(23b)との間で料金決済のための所定の情報が交信されるが、これは瞬時に完了するため移動局(車両)30a(30b)はノンストップでゲート(料金所)を通過でき、その結果、料金所の車両通行がスムーズに行われ料金所渋滞を解消することができる。
【００２０】
ここで、移動体30a(30b)に搭載する無線端末32a(32b)について詳細に説明する。図2は、無線端末32a(32b)の構成例を示す機能ブロック図である。この例に示す無線端末は、送受信共同部分として互いに偏波特性の異なる(水平偏波と垂直偏波)2つのアンテナ#1、#2と、スイッチ41と、送信信号と受信信号とを分離するために前記スイッチ41を介して前記アンテナ#1、#2に接続された送受信共用器42とを備える。また、送信系として、送信部からの送信信号を増幅して前記送受信共用器42に供給するパワーアンプ43を備え、受信系として前記送受信共用器42からの受信信号レベルを測定する電界強度測定回路44と、当該電界強度測定回路44からの出力信号に基づき前記スイッチ41を切り替えるスイッチ制御部45とを備える。
【００２１】
この例に示す無線端末32a(32b)は以下のように機能する。即ち、入口・出口ゲート局14a(14b)、24a(24b)から送出される無線信号が到来すると、先ず、スイッチ41によりアンテナ#1(水平偏波)を選択して、アンテナ#1とスイッチ41と送受信共用器42とを介して電界強度測定回路44に受信信号を導き受信信号レベルを測定する。次に、スイッチ41によりアンテナ#2(垂直偏波)を選択して、前記と同様に電界強度測定回路44に受信信号を導き受信信号レベルを測定する。これらの測定結果に基づき、スイッチ制御部45は、より高い信号レベルを受信できるアンテナを選択するようにスイッチ41を制御することで、入口・出口ゲート局14a(14b)、24a(24b)から送出される無線信号の偏波特性と当該無線端末32a(32b)に接続されたアンテナ31a(31b)の偏波特性とを一致させることができる。この後に、無線端末32a(32b)から情報信号を送信する必要があれば、パワーアンプ43から送受信共用器42とスイッチ41と選択されたアンテナ(#1または#2)とを介して情報信号を出口ゲート局23a(23b)に送信する。
【００２２】
要するに本発明に係わる自動料金収受システムは、出口ゲートにおける複数の出口ゲート局にそれぞれ偏波特性の異なるアンテナを用いることにより、複数の移動局との間で同一キャリア周波数の信号を用いても混信が生じないように機能させたものである。従って、同一のキャリア周波数を用いて複数のチャネルを確保することが可能な周波数利用効率の高い自動料金収受システムを提供することができる。
【００２３】
なお、出口ゲート局数が2つ以上に増加しても、アンテナの偏波特性として水平・垂直偏波特性に加えて斜め方向の偏波(例えば45度偏波、或いは、22.5度偏波)を利用することにより、同一キャリア周波数を用いてもチャネル数の増加が可能である。
【００２４】
ところで、移動局30a(30b)用のアンテナ#1、#2としては、水平偏波および垂直偏波用として別々のアンテナを2本用いても良いが、1個のアンテナで兼用することが設置スペースの観点からも好都合である。図3は、水平偏波と垂直偏波とを1個のアンテナにより共用できる例としてのマイクロストリップアンテナを示す平面図である。この例に示すマイクロストリップアンテナは、誘電体基板51の片方の面に設計周波数と基板誘電率と基板厚みとにより寸法が決定される円形の放射導体52とその反対面に形成されるアース導体(図示省略)とから構成される。大地(道路)53に対し水平位置と垂直位置に給電点p1、p2を設けることにより、当該給電点p1、p2から放射導体52の中心方向にそれぞれ電波e1、e2が励振されるので、給電点p1では水平偏波に励振された電波を、また、給電点p2では垂直偏波に励振された電波を送受信することができるとともに、給電点p1とp2とは直交しているので2つの給電点p1とp2間において励振電波の干渉は発生しない。
なお、図示を省略するが、給電点p1、p2と放射導体52の中心点とのなす角度を2等分する線上にさらに給電点p3を追加することにより、斜め偏波45度の電波も励振することができる。
【００２５】
さらに、このマイクロストリップアンテナをフレキシブルな誘電体基板を用いて構成すれば、移動局(車両)のフロントガラスの内側端部等に貼り付けることが可能となり、車両ドライバーの視界を妨げることも無く、また、アンテナ取り付けのための穴加工を車両に施す必要がないので簡単に装備でき好都合である。
【００２６】
上述した実施例においては、アンテナの偏波特性として直線偏波(垂直偏波/水平偏波)を用いる例について説明したが、本発明の要点は出口ゲート局間において異なる偏波特性のアンテナを用いることにあるので、例えば、右旋円偏波と左旋円偏波のようなお互いに逆旋の関係にある円偏波特性のアンテナを用いても良い。また、円偏波特性と上述した直線偏波特性のアンテナとを組み合わせて用いることにより、同一キャリア周波数だけで更なるチャネル数の増加が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようにそれぞれ偏波特性の異なるアンテナを有する複数のゲート局を出口ゲートに配置して構成したので、共通(同一)のキャリア周波数を使用して複数のチャネルを確保でき、その結果、周波数利用効率の高い自動料金収受システムを実現する上で著効を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる自動料金収受システムの構成例を説明する図
【図２】本発明に係わる自動料金収受システムの移動局に用いる無線端末の構成例を示す機能ブロック図
【図３】本発明に係わる自動料金収受システムの移動局に搭載する偏波共用マイクロストリップアンテナの平面図
【図４】従来の自動料金収受システムの構成例を説明する図
【図５】従来の複数の通行レーンを有する料金所における自動料金収受システムの動作を説明する図
【符号の説明】
12a、12b・・入口ゲート局用アンテナ
13a、13b・・入口ゲート局
14a、14b・・入口ゲート
22a、22b・・出口ゲート局用アンテナ
23a、23b・・出口ゲート局
24a、24b・・出口ゲート
30a、30b・・移動局
31a、31b・・移動局搭載アンテナ
32a、32b・・移動局用無線端末
41・・スイッチ
42・・送受信共用器
43・・パワーアンプ
44・・電界強度測定回路
45・・スイッチ制御部
【図１】
0004460706.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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