(57)【要約】【課題】路側アンテナからの電波信号を受信した状態を、ＥＴＣ車線を通過しようとする車両運転者に対して早期に報知できて、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与すること。【解決手段】ＥＴＣシステムを構成するＥＴＣ車載器６は、路側システムの路側アンテナからの電波信号（右旋円偏波信号）を直接的に受信するパッチアンテナ１１ａと、路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波（左旋円偏波信号）を受信するパッチアンテナ１２ａと、パッチアンテナ１１ａの受信信号に基づいて路側システムとの間のデータ通信動作を実行すると共に、パッチアンテナ１２ａが反射波を受信した状態時に車両運転者に対して所定の報知動作を実行するＥＴＣユニット８とを備えた構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＴＣ車線の上方に配置され、そのＥＴＣ車線に設定された課金通信エリアに向けて所定回転方向の円偏波信号より成る電波信号を常時において送信する路側アンテナを備え、その路側アンテナと前記課金通信エリアを通過する車両に搭載されたＥＴＣ車載器との間で料金収受に係るデータ通信動作を行うＥＴＣシステムにおいて、
前記ＥＴＣ車載器側に、
前記路側アンテナからの電波信号を直接的に受信する第１アンテナと、
前記路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第２アンテナと、
前記第１アンテナの受信信号に基づいて前記路側アンテナとの間で前記データ通信動作を実行するように構成され、前記第２アンテナが前記反射波を受信した状態時に車両運転者に対して所定の報知動作を実行する制御手段と、
を設けたことを特徴とするＥＴＣシステム。
【請求項２】
前記課金通信エリアには、前記路側アンテナからの電波信号を、前記ＥＴＣ車線上を当該課金通信エリアへ向けて走行してくる車両側に向けて反射する傾斜状構造体が設けられることを特徴とする請求項１記載のＥＴＣシステム。
【請求項３】
自車両がＥＴＣ車線上の課金通信エリアを走行する際に、所定回転方向の円偏波信号より成る電波信号を常時において送信する路側アンテナとの間で料金収受に係るデータ通信動作を行うＥＴＣ車載器において、
前記路側アンテナからの電波信号を直接的に受信する第１アンテナと、
前記路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第２アンテナと、
前記第１アンテナの受信信号に基づいて前記路側アンテナを通じたデータ通信動作を実行するように構成され、前記第２アンテナが前記反射波を受信した状態時に車両運転者に対して所定の報知動作を実行する制御手段と、
を備えたことを特徴とするＥＴＣ車載器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路車間でのデータ通信動作に円偏波の電波信号を用いるようにしたＥＴＣシステム及びＥＴＣ車載器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有料道路の料金所アイランドに設置されるＥＴＣ（Electronic Toll Collection）システムにおいては、路側アンテナと、料金所レーン（ＥＴＣ車線）の課金通信エリアへ進入してきた車両に搭載されたＥＴＣ車載器との間で路車間通信を行い、路車間で所定のＥＴＣデータの交換処理が完了したときに、料金所レーンの出口に設置された発進制御機のゲートバーを開放して車両の通過を許容する、という基本構成を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２６５０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＴＣシステムにおいては、路車間通信が正常に行われた場合には、車両の通過が可能である旨を示すメッセージを料金所に設置された路側表示器で表示すると共に、その旨を示す案内音を、ＥＴＣ車載器を通じて車両運転者に報知することが行われている。この場合の路車間通信は、車両が課金通信エリアへ進入した直後（例えば数十ｍｓ以内）に完了するのが通常である。これに対して、課金通信エリアの先端からゲートバーの設置位置までの距離は１０ｍ前後以下に設定されるのが一般的であり、従って、路車間通信が通常通りに完了したとしても、車両が料金所レーンを安全速度として推奨されている時速２０ｋｍで走行した場合には、ゲートバーまで２秒程度の余裕しかないという事情がある。このため、ゲートバーの開閉を気にしながら走行することになる車両運転者側の不安が増すという問題点があり、何らかのサポート策を講じることが望ましい。
【０００４】
本発明は上記のような事情に鑑み、且つ、ＥＴＣ用の課金通信エリアには路側アンテナから円偏波の電波信号が常時送信されていることに着目してなされたものであり、その目的は、路側アンテナからの電波信号を受信した状態を、ＥＴＣ車線を通過しようとする車両運転者に対して早期に報知できて、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになるＥＴＣシステム及びＥＴＣ車載器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のＥＴＣシステムによれば、ＥＴＣ車線の上方に配置された路側アンテナから課金通信エリアに向けて常時において送信されている電波信号は、所定回転方向の円偏波信号であるから、課金通信エリア内の路面などで反射されたときには、その位相が反転して回転方向が逆向きの円偏波信号になる。つまり、路側アンテナから課金通信エリアに向けて送信される電波信号が、例えば右旋円偏波信号であった場合には、これが路面などで反射されたときに左旋円偏波信号として課金通信エリアより遠方の位置まで届くようになる。一方、車両に搭載されたＥＴＣ車載器側には、路側アンテナからの電波信号を前記課金通信エリアにおいて直接的に受信するための第１アンテナの他に、路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第２アンテナが設けられている。従って、当該車両がＥＴＣ車線上の課金通信エリアへ進入する前の時点、つまり、ＥＴＣ車載器に設けられた制御手段が、第１アンテナの受信信号に基づいて料金収受に係るデータ通信動作を実行する前の時点において、第２アンテナが前記反射波を受信するようになり、これに応じて、上記制御手段が、車両運転者に対して所定の報知動作を行うようになる。
【０００６】
これにより、車両がＥＴＣ車線上の課金通信エリアより所定距離以上手前の位置に差し掛かったときに、路側アンテナからの電波信号を受信した状態を、ＥＴＣ車線を通過しようとする車両運転者に対して早期に報知できることになり、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになる。
【０００７】
請求項２記載のＥＴＣシステムによれば、路側アンテナからの電波信号が、課金通信エリアに設けられた傾斜状構造体により、ＥＴＣ車線上を走行してくる車両側に向けて反射されることになるから、車両側のＥＴＣ車載器において電波信号の反射波を効率良く受信できるようになり、前述のような報知動作を確実に行い得るようになる。
【０００８】
請求項３記載のＥＴＣ車載器にあっては、ＥＴＣ車線上の課金通信エリアにおいて路側アンテナからの電波信号（所定回転方向の円偏波信号）を直接的に受信するための第１アンテナの他に、路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第２アンテナが設けられており、従って、当該ＥＴＣ車載器を搭載した車両がＥＴＣ車線上の課金通信エリアへ進入する前の時点、つまり、第１アンテナの受信信号に基づいて料金収受に係るデータ通信動作を実行する前の時点において、第２アンテナが前記反射波を受信するようになり、これに応じて、制御手段が、車両運転者に対して所定の報知動作を行うようになる。
【０００９】
これにより、車両がＥＴＣ車線上の課金通信エリアより所定距離以上手前の位置に差し掛かったときに、路側アンテナからの電波信号を受信した状態を、ＥＴＣ車線を通過しようとする車両運転者に対して早期に報知できることになり、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１実施例について図１〜図５を参照しながら説明する。
図２（ａ）、（ｂ）には、ＥＴＣ車線の料金所アイランドに設置された路側システムの基本構成が模式的な側面図及び平面図により示され、図３及び図４には、図２中の要部の構成が概略的な斜視図及び正面図により示されている。
【００１１】
これら図２〜図４において、路側システムは、ＥＴＣ車線１を跨ぐように設置されたガントリ２の横枠部に固定された路側アンテナ３、及びＥＴＣ車線１の出口側に設置された発進制御機４の他に、図示しない車両検知器、路側表示器、車両監視カメラ、車線サーバなどを備えた構成となっている。この場合、路側アンテナ３は、ＥＴＣ車線１を走行してきた車両５に搭載されたＥＴＣ車載器６が当該ＥＴＣ車線１上に設定された課金通信エリアＡ内に進入したときに、そのＥＴＣ車載器６との間で高周波帯の電波を搬送波信号としたＥＴＣ通信動作を行う構成となっている。尚、上記課金通信エリアＡは、路側アンテナ３の指向特性及び利得によって決まることになる。
【００１２】
この場合、路側アンテナ３から出力される搬送波信号は、例えば右旋円偏波が使用されるものであり、課金通信エリアＡに対して、質問信号を含む搬送波信号を常時において送信する構成となっている。この質問信号を受信したＥＴＣ車載器６は、受信搬送波信号を変調したリンク要求信号を路側アンテナ３へ送信する。このとき、路側システムでは、上記リンク要求信号と図示しない車両検知器からの進入車両検知情報とを同時に受けた場合には、ＥＴＣ車載器６とのリンクを確立して当該ＥＴＣ車載器６との間でＥＴＣデータの交換処理（料金収受のためのデータ通信動作に相当）を行い、そのデータ交換処理が正常に完了したときに、ＥＴＣ車載器６へリリース信号を送信してリンクを切断すると共に発進制御機４のゲートバー４ａを開放して車両５の通過を許容する、という制御を実行する構成となっている。
【００１３】
路課金通信エリアＡの両側には、路側アンテナ３からの電波信号を、課金通信エリアＡの手前に位置した状態の車両５方向へ反射するように構成された一対の傾斜状構造体７、７が設けられている。即ち、これら傾斜状構造体７は、図３及び図４に示すように、ＥＴＣ車線１に沿って平行するように配置された長尺な楔形状のもので、各上面には、路側アンテナ３からの電波信号の入射角を小さくするため形態のテーパ面７ａが、ガントリ２の基部側から進入車両５側に向かうに従って次第に下降し、且つＥＴＣ車線１の中心線に向かって傾斜した状態で形成されている。これにより、路側アンテナ３から出力される電波信号は、傾斜状構造体７のテーパ面７ａにて反射され、その反射波が課金通信エリアＡの手前に位置した車両５方向へ向かう構成となっている。この場合、路側アンテナ３から出力された電波信号（右旋円偏波信号：図２、図４では実線で示す）は、テーパ面７ａでの反射に伴い、左旋円偏波信号（図２、図４では破線で示す）に位相反転されることになる。
【００１４】
図１には、ＥＴＣ車載器６の基本的な構成例が模式的に示されており、以下これについて説明する。
即ち、ＥＴＣ車載器６の主体となるＥＴＣユニット８（制御手段に相当）は、車両５のルームミラー９内に収納されている。このＥＴＣユニット８に対し同軸ケーブル１０により接続されたアンテナユニット１１は、車両５のフロントガラス（図示せず）の内側に貼り付けられる形態となっている。このアンテナユニット１１は、路側アンテナ３との間でのＥＴＣ通信動作を行うためのものであり、車両５が課金通信エリアＡへ進入した状態において路側アンテナ３からの電波信号（右旋円偏波信号）を直接的に受信できる仕様及び配置とされている。そして、このアンテナユニット１１に内蔵されたパッチアンテナ１１ａ（第１アンテナに相当）は、ＥＴＣユニット８内に設けられた図示しない送受信回路（整合回路、アンプ、変復調回路などを含む）に接続されている。
【００１５】
補助アンテナユニット１２は、ルームミラー９内に収納されたもので、路側アンテナ３からの電波信号の路面方向からの反射波（左旋円偏波信号）を受信できる仕様及び配置とされたパッチアンテナ１２ａ（第２アンテナに相当）と、このパッチアンテナ１２ａの受信信号を増幅・検波する受信回路１２ｂとを組み合わせた構成となっており、その受信信号は、通信ケーブル１３を介してＥＴＣユニット８に与えられるようになっている。上記パッチアンテナ１２ａは、車両５が課金通信エリアＡより手前の位置まで走行した状態時において、路側アンテナ３からの電波信号の傾斜状構造体７での反射波を効率良く受信できるように、傾斜状に配置されるものである。
【００１６】
尚、上記アンテナユニット１１及び補助アンテナユニット１２は、交差偏波識別度（交差偏波特性）が良好な構成とされるものであり、以て受信対象の円偏波信号（主偏波）を効率良く受信し、その主偏波に対する交差偏波を極力受信しない状態とされている。
【００１７】
図５のフローチャートには、ＥＴＣユニット８による制御内容が本発明の要旨に関係した部分のみ示されており、以下これについて関連した作用と共に説明する。尚、図５では、アンテナユニット１１が受信する路側アンテナ３からの電波信号（右旋円偏波信号）を「直接波」、補助アンテナユニット１２が受信する路側アンテナ３からの電波信号の反射波（左旋円偏波信号）を「反射波」と表記している。
【００１８】
図５において、ＥＴＣユニット８は、反射波または直接波を受信するまで待機し（ステップＳ１、Ｓ２）、反射波を受信したときには、路側アンテナ３からの電波信号を受信した状態にあることを図示しない内蔵スピーカからの出力により報知する（ステップＳ３）。つまり、ＥＴＣ車線１を課金通信エリアＡへ向けて走行してきた車両５が、当該課金通信エリアＡの手前の反射波受信可能範囲Ｂ（図２参照）に達したときには、当該車両５の運転者に対して、路側アンテナ３からの電波信号を受信した旨の報知が行われることになる。尚、このときの報知音は、車両運転者を驚かせたり、緊張感や不審感などを与えたりする恐れがないソフトな内容のものとされる。
【００１９】
上記ステップＳ３の実行後には、反射波の受信が継続中か否かを判断し（ステップＳ４）、継続中の場合には、ステップＳ３を継続的に実行する。つまり、反射波受信可能範囲Ｂに到達した車両５が課金通信エリアＡ内に進入するまでの期間は、前記報知音が継続的に出力されることになる。但し、当該報知音を継続的に出力する必要はなく、予め決められた時間だけ継続する構成も可能である。
【００２０】
これに対して、反射波の受信が終了したとき（ステップＳ４で「ＮＯ」）、つまり、車両５が課金通信エリアＡ内に進入したと想定される場合には、直接波を受信するまで待機する（ステップＳ５）。直接波を受信したとき（車両５が課金通信エリアＡ内に進入したとき）には、路側アンテナ３との間でのＥＴＣ通信動作（路側システムとのリンクを確立してＥＴＣデータの交換処理を行い、その処理が完了したときに路側システムからのリリース信号を受けてリンクを切断する動作）を行うＥＴＣ制御ルーチンＳ６を実行した後に初期状態に戻る。
【００２１】
尚、車両５が所定速度以上で走行しているにも拘らず、ステップＳ５での待機状態（反射波を受信した後に直接波を受信しない状態）が所定時間以上継続した場合には、そのまま初期状態（ステップＳ１）へ戻る構成、或いは内蔵スピーカを通じて異常発生を報知するアラーム動作を行った後に初期状態へ戻る構成としても良い。
【００２２】
一方、ステップＳ２で「ＹＥＳ」と判断した場合、つまり、反射波を受信することなく直接波を受信した場合（車両５が、反射波受信可能範囲Ｂを走行中に反射波を受信することなく、課金通信エリアＡ内に進入した場合）には、そのまま前記ＥＴＣ制御ルーチンＳ６を実行した後に初期状態に戻る。
【００２３】
要するに、上記した本実施例の構成によれば、ＥＴＣ車線１上の課金通信エリアＡに向けて路側アンテナ３から常時において送信されている電波信号は右旋円偏波信号であるから、課金通信エリアＡ内の路面や傾斜状構造体７のテーパ面７ａで反射されたときには、その位相が反転した左旋円偏波信号として課金通信エリアＡより遠方の位置まで届くようになる。
【００２４】
一方、車両５に搭載されたＥＴＣ車載器６側には、路側アンテナ３からの電波信号を課金通信エリアＡにおいて直接的に受信するためのパッチアンテナ１１ａを備えたアンテナユニット１１の他に、路側アンテナ３からの電波信号の路面方向からの反射波を受信するパッチアンテナ１２ａを備えた補助アンテナユニット１２が設けられている。従って、ＥＴＣ車線１を走行中の車両５が課金通信エリアＡへ進入する前の時点（車両５が反射波受信可能範囲Ｂを走行中の時点）、つまり、ＥＴＣ車載器６内のＥＴＣユニット８が、アンテナユニット１１の受信信号に基づいて料金収受に係るデータ通信動作を実行する前の時点において、補助アンテナユニット１２が前記反射波を受信するようになり、これに応じて、ＥＴＣユニット８が、車両運転者に対して路側アンテナ３からの電波信号を受信した旨の報知動作を行うようになる。
【００２５】
これにより、車両５がＥＴＣ車線１上の課金通信エリアＡより所定距離以上手前の位置に差し掛かったときに、路側アンテナ３からの電波信号を受信した状態を、ＥＴＣ車線１を通過しようとする車両５の運転者に対して早期に報知できることになり、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになる。
【００２６】
また、課金通信エリアＡの両側には、路側アンテナ３からの電波信号を、課金通信エリアＡの手前に位置した状態の車両５方向へ反射するように構成された一対の傾斜状構造体７、７が設けられているから、ＥＴＣ車載器６において路側アンテナ３からの電波信号の反射波を効率良く受信できるようになり、前述のような報知動作を確実に行い得るようになる。また、このような報知を行うために、課金通信エリアＡの手前に周知の予告アンテナのような別アンテナを設けるというシステム構成が不要になる、という利点もある。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図６には、上記第１実施例と同様の効果のほかに、省電力効果を奏する本発明の第２実施例が示されており、以下これについて第１実施例と異なる部分のみ説明する。
即ち、この第２実施例は、ＥＴＣユニット８による制御内容に特徴を有するものであり、図６フローチャートには、その制御内容が本発明の要旨に関係した部分のみ示されている。この図６において、ＥＴＣユニット８は、電源投入後において、ＥＴＣ車載器６をスタンバイモード（パッチアンテナ１１ａ、１２ａの受信機能のみを働かせた低消費電力モード）に切り替え（ステップＳ０）、この後に、前記第１実施例と同様に、反射波または直接波を受信するまで待機するステップＳ１、Ｓ２を実行する。
【００２８】
反射波を受信したとき（ステップＳ１で「ＹＥＳ」）には、スタンバイモードをキャンセルしてウェークアップするステップＳ１ａを実行した後に、ステップＳ３〜Ｓ５及びＥＴＣ制御ルーチンＳ６を実行し、直接波を受信したとき（ステップＳ２で「ＹＥＳ」）には、スタンバイモードをキャンセルしてウェークアップするステップＳ２ａを実行した後にＥＴＣ制御ルーチンＳ６を実行する。そして、ＥＴＣ制御ルーチンＳ６の実行が終了した後には、ＥＴＣ車載器６を再度スタンバイモードに切り替えるステップＳ７を実行した後にステップＳ１へ戻る。
【００２９】
（その他の実施の形態）
その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような変形または拡張が可能である。
直接波（実施例では右旋円偏波）を受信するための第１アンテナ（パッチアンテナ１１ａ）、反射波（実施例では左旋円偏波）を受信するための第２アンテナ（パッチアンテナ１２ａ）を、指向角度が大きい一つの両偏波用アンテナアンテナにより兼用することも可能である。また、傾斜状構造体７は必要に応じて設ければ良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例によるＥＴＣ車載器の基本構成例を模式的に示す図
【図２】路側システムの基本構成を示す模式的な側面図及び平面図
【図３】路側システムの要部を示す概略的な斜視図
【図４】路側システムの要部を示す概略的な正面図
【図５】ＥＴＣユニットによる制御内容を示すフローチャート
【図６】本発明の第２実施例を示す図５相当図
【符号の説明】
【００３１】
１はＥＴＣ車線、３は路側アンテナ、４は発進制御機、５は車両、６はＥＴＣ車載器、７は傾斜状構造体、７ａはテーパ面、８はＥＴＣユニット（制御手段）、１１はアンテナユニット、１１ａはパッチアンテナ（第１アンテナ）、１２は補助アンテナユニット、１２ａはパッチアンテナ（第２アンテナ）、Ａは課金通信エリアを示す。
【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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