(57)【要約】【課題】停止した車両の位置が当初想定の位置からずれていた場合でも正常に無線通信を行なうことができる料金収受システムおよび無線通信装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る料金収受システムは、有料道路の料金所あるいは駐車場の出入口に設置された無線通信装置が、当該無線通信装置が形成する無線通信領域内に一時停止した車両に搭載された車載器と路車間無線通信を行なうことにより料金収受処理を実行する料金収受システムにおいて、前記無線通信装置が形成する無線通信領域をアダプディブアレーアンテナの指向性を制御することにより可変させ路車間無線通信を行なうことを特徴としている。【選択図】図１
2013045387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有料道路の料金所あるいは駐車場の出入口に設置された無線通信装置が、当該無線通信装置が形成する無線通信領域内に一時停止した車両に搭載された車載器と路車間無線通信を行なうことにより料金収受処理を実行する料金収受システムにおいて、前記無線通信装置が形成する無線通信領域をアダプディブアレーアンテナの指向性を制御することにより可変させ路車間無線通信を行なうことを特徴とする料金収受システム。
【請求項２】
前記無線通信装置は、路車間無線通信において、アダプティブアレーアンテナの位相・振幅を制御することにより、当該アダプティブアレーアンテナの指向性を前記車両の進行方向下流側から上流側に向けて変化させ、前記車載器からの応答電波のレベルがあらかじめ設定される所定値以上になった場合に前記位相・振幅制御を停止し、当該車載器との路車間無線通信を開始させることを特徴とする請求項１記載の料金収受システム。
【請求項３】
有料道路の料金所あるいは駐車場の出入口に設置され、当該無線通信装置が形成する無線通信領域内に一時停止した車両に搭載された車載器と路車間無線通信を行なう無線通信装置において、前記無線通信領域をアダプディブアレーアンテナの指向性を制御することにより可変させ路車間無線通信を行なうことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記路車間無線通信において、アダプティブアレーアンテナの位相・振幅を制御することにより、当該アダプティブアレーアンテナの指向性を前記車両の進行方向下流側から上流側に向けて変化させ、前記車載器からの応答電波のレベルがあらかじめ設定される所定値以上になった場合に前記位相・振幅制御を停止し、当該車載器との路車間無線通信を開始させることを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
料金所の料金収受車線に車両が進入してくると、当該車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なう第１のアンテナ装置と、
この第１のアンテナ装置による前記車載器との路車間無線通信に基づき当該車両に対する料金収受処理を行なう第１の料金収受処理手段と、
前記車両の進行方向で、前記第１のアンテナ装置よりも下流側に設置され、前記第１のアンテナ装置による前記車載器との路車間無線通信が失敗した場合、当該車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なうアダプティブアレーアンテナと、
このアダプティブアレーアンテナによる路車間無線通信において、当該アダプティブアレーアンテナの位相・振幅を制御することにより、当該アダプティブアレーアンテナの指向性を前記車両の進行方向下流側から上流側に向けて変化させ、前記車載器からの応答電波のレベルがあらかじめ設定される所定値以上になった場合に前記位相・振幅制御を停止し、当該車載器との路車間無線通信を開始させるアンテナ制御手段と、
前記アダプティブアレーアンテナによる前記車載器との路車間無線通信に基づき当該車両に対する料金収受処理を行なう第２の料金収受処理手段と、
前記車両の進行方向で、前記アダプティブアレーアンテナよりも下流側に設置され、前記第１の料金収受処理手段あるいは前記第２の料金収受処理手段による料金収受処理結果に応じて車両の通行を制御する通行制御手段と、
を具備したことを特徴とする料金収受システム。
【請求項６】
料金所の料金収受車線に進入してくる車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なう無線通信装置において、
前記料金収受車線に車両が進入してくると、当該車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なう第１のアンテナ装置と、
前記車両の進行方向で、前記第１のアンテナ装置よりも下流側に設置され、前記第１のアンテナ装置による前記車載器との路車間無線通信が失敗した場合、当該車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なうアダプティブアレーアンテナと、
このアダプティブアレーアンテナによる路車間無線通信において、当該アダプティブアレーアンテナの位相・振幅を制御することにより、当該アダプティブアレーアンテナの指向性を前記車両の進行方向下流側から上流側に向けて変化させ、前記車載器からの応答電波のレベルがあらかじめ設定される所定値以上になった場合に前記位相・振幅制御を停止し、当該車載器との路車間無線通信を開始させるアンテナ制御手段と、
を具備したことを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、有料道路の料金所等において利用料金の収受処理を自動的に行なう料金収受システムおよび無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、狭域無線通信（ＤＳＲＣ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ−Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を利用したシステムとして、ＥＴＣ（ＥＴＣ：登録商標）システム（ノンストップ自動料金収受システム）と称される料金収受システムや、駐車場での料金自動決済システムと称される料金収受システムなどが実用化されている。
【０００３】
ＥＴＣシステムでは、料金所の料金収受車線上に車載器との路車間無線通信を行なうアンテナ装置を設置し、料金収受車線の側部に設置された車両検知器により車両の進入を検知すると、進入した車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を開始する。無線通信が正常に終了した場合は、料金収受車線の出口側に設置された発進制御装置の開閉バーを開くことにより、当該車両は通行可能となり、車両はノンストップで料金収受処理を行なうことができる。
【０００４】
このようなＥＴＣシステムにおいては、路車間の無線通信が失敗した場合に、当該車両を一時停止させ、再度、当該車両の車載器との間で路車間無線通信を試みることにより、無線通信を正常終了させる構成が導入されている。
【０００５】
また、別のシステムとして、駐車場などでの料金決済にＥＴＣシステムと同等の路車間無線通信により、車両に搭載された車載器と出入口ゲート部分に設置された路側無線装置と路車間無線通信することにより、料金決済を自動的に行なう料金収受システムがある。
【０００６】
このように、車両が一時停止の状態で路車間無線通信を行なう料金収受システムにおいては、周辺の無線通信、たとえば、料金所における隣接する料金収受車線や隣接する一般道、また駐車場料金決済システムにおいては、隣接する路車間無線通信領域への電波漏洩による誤通信を回避するため、当該無線通信領域を極力小さく設定して運用を行なっている。
【０００７】
しかしながら、上記従来技術によれば、路車間の無線通信領域を小さく設定しているため、車両が一時停止し無線通信を開始する場合に、車両の停止位置によっては無線通信領域の範囲外となり、結果として通信不安定または通信不能となる状態が発生し、所定の料金収受処理が終了できなくなるという問題点がある。
【０００８】
また、無線通信対象車両が通信処理に時間を要することにより、後続車両も料金収受待ち状態となり、結果として料金所渋滞や、駐車場においても車両混雑を引き起こすことになる。
【０００９】
上記問題を避けるために、無線通信領域を大きく設定すると、料金所においては隣接する料金収受車線の車両との誤通信や、後続車両との誤通信、あるいは、電波干渉による近接する他の無線通信装置への悪影響などが発生する。
【００１０】
また、上記問題を避けるために、管理者が該当車両の無線通信失敗を確認した際に、車両が無線通信領域外に停止していることが確認された場合、インターホン等により無線通信領域への誘導を行なう運用方法がある。しかし、本運用方法は管理者が常時監視していなければならず、運用としては好ましくない。また、車両を無線通信領域へ誘導する際、車両が後退しなければならない場合は、後続車両への衝突の発生など事故要因にもなってしまう。
【００１１】
さらに、上記問題を避けるため、電波漏洩が予想される場所に電波吸収体を敷設することも考えられるが、電波吸収体は非常に高価であり、また敷設のために発生する工事費用、車線規制など、運用事業者の費用負担増となり、好ましくない状況にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１９００４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、停止した車両の位置が当初想定の位置からずれていた場合でも正常に無線通信を行なうことができる料金収受システムおよび無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
実施形態に係る料金収受システムは、有料道路の料金所あるいは駐車場の出入口に設置された無線通信装置が、当該無線通信装置が形成する無線通信領域内に一時停止した車両に搭載された車載器と路車間無線通信を行なうことにより料金収受処理を実行する料金収受システムにおいて、前記無線通信装置が形成する無線通信領域をアダプディブアレーアンテナの指向性を制御することにより可変させ路車間無線通信を行なうことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る料金収受システムの構成を概略的に示す模式図。
【図２】図１における要部を上方から見た模式図。
【図３】路側無線装置の第１のアンテナ装置に対応する部分の構成を示すブロック図。
【図４】路側無線装置のアダプディブアレーアンテナに対応する部分の構成を示すブロック図。
【図５】第１のアンテナ装置に係る動作を説明するフローチャート。
【図６】アダプディブアレーアンテナに係る動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態の料金収受システムについて図面を参照して説明する。  
図１は、本実施形態に係る料金収受システム（ＥＴＣシステム）の構成を模式的に示すものである。
【００１７】
図１において、１１は料金所の料金収受車線（通行路）で、図示矢印ａ方向に車両が進入してくるものとする。車両１２には、車載器１３が搭載されているものとする。車載器１３には、料金収受用のＥＴＣカードと称されるＩＣカードが装着される。ＥＴＣカード内のメモリには、たとえば、車載器情報（ナンバプレート情報、車種情報、車載器ＩＤ等）や入口情報、出口情報、課金情報なにどが記録される。
【００１８】
料金収受車線１１の入口側には、進入してくる車両１２を検知する車両検知装置１４、この車両検知装置１４よりも下流側に所定距離離れて設置され、車両１２に搭載された車載器１３との間で路車間無線通信を行なう第１のアンテナ装置１５がそれぞれ設けられている。第１のアンテナ装置１５は、料金収受車線１１の所定位置に固定された無線通信領域１５ａを形成する。
【００１９】
料金収受車線１１の入口側には、当該車線１１から退出する車両１２の通行許可、禁止を制御する発進制御装置（通行制御手段）１６が設置されている。
【００２０】
第１のアンテナ装置１５と発進制御装置１６との間、たとえば、発進制御装置１６の手前には、車両１２に搭載された車載器１３との間で路車間無線通信を行なう第２のアンテナ装置としてのアダプディブアレーアンテナ１７が設置されている。
【００２１】
アダプディブアレーアンテナ１７は、既に公知の技術であるので、詳細な説明は省略するが、複数のアンテナ素子から構成されていて、各アンテナ素子の位相・振幅を制御することにより、指向性を可変できるものである。本実施形態では、図２に示すように、無線通信の開始を指示すると各アンテナ素子の位相・振幅制御により、第１のアンテナ装置１５と発進制御装置１６との間に形成する所望の無線通信領域１７ａを車両１２の進行方向ａに対する下流側から上流側に向けてサイクリックにビーム制御するようになっている。図２において、矢印ｂはビーム移動方向を示している。  
なお、アダプディブアレーアンテナの詳細については、たとえば、特開２００１−１６０７０８号公報や特開２００８−３１２１９７号公報を参照されたい。
【００２２】
車両検知装置１４、第１のアンテナ装置１５、発進制御装置１６、および、アダプディブアレーアンテナ１７は、路側無線装置１８にそれぞれ接続されている。路側無線装置１８は、通信回線を介して上位装置（管理装置）１９に接続されている。
【００２３】
図３は、路側無線装置１８の第１のアンテナ装置１５に対応する部分の構成を示すものである。図３において、受信系は、ダウンコンバータ２１、Ａ／Ｄコンバータ２２、復調部２３および制御部２４により構成されている。送信系は、制御部２４、変調部２５、Ｄ／Ａコンバータ２６、およびアップコンバータ２７により構成されている。ダウンコンバータ２１およびアップコンバータ２７と第１のアンテナ装置１５との間には、サーキュレータ２８が接続されている。
【００２４】
送信側の動作は、制御部２４からあらかじめ設定された通信フレームのデータが変調部２５へ送られて変調され、Ｄ／Ａコンバータ２６でＤ／Ａ変換された後、アップコンバータ２７で所定の無線周波数にアップコンバートされ、サーキュレータ２８を経由して第１のアンテナ装置１５から無線電波として送出され、車載器１３へと送信される。
【００２５】
受信側の動作は、車載器１３からの無線電波が第１のアンテナ装置１５で受信され、サーキュレータ２８にてダウンコンバータ２１へ送られ、ここで所定の周波数にダウンコンバートされ、Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換された後、復調部２３へ送られる。
【００２６】
復調部２３では、受信信号に対し包絡線検波処理などを行なうことで受信データが復調される。復調された受信データは制御部２４へ送られ、ここで受信データが解読される。
【００２７】
図４は、路側無線装置１８のアダプディブアレーアンテナ１７に対応する部分の構成を示すものである。図４において、アダプディブアレーアンテナ１７の各アンテナ素子１７１〜１７Ｎの受信信号に対し位相および振幅の変更処理を行なう位相・振幅変更手段４１１〜４１Ｎ、位相・振幅変更手段４１１〜４１Ｎで変更された後の信号を加算する加算器４２が設けられている。
【００２８】
受信系は、ダウンコンバータ３１、Ａ／Ｄコンバータ３２、復調部３３および制御部３４により構成されている。送信系は、制御部３４、変調部３５、Ｄ／Ａコンバータ３６、およびアップコンバータ３７により構成されている。ダウンコンバータ３１およびアップコンバータ３７と加算器４２との間には、サーキュレータ３８が接続されている。
【００２９】
また、受信信号（Ａ／Ｄコンバータ３２の出力信号）のレベルをモニタし、あらかじめ設定される閾値と比較し、受信信号のレベルが閾値を超えた場合にその旨を通知する受信レベルモニタ部４３、位相量・振幅量を制御する位相量・振幅量制御手段４４、位相量・振幅量制御手段４４からの制御信号に基づき位相・振幅変更手段４１１〜４１Ｎの各値を決定する位相・振幅決定手段４５が設けられている。
【００３０】
制御部３４は、受信レベルモニタ部４３から受信信号のレベルが閾値を超えた旨の通知を受けると、車載器１３との路車間無線通信を開始する。位相量・振幅量制御手段４４は、受信レベルモニタ部４３から受信信号のレベルが閾値を超えた旨の通知を受けると、位相量・振幅量の制御を停止する。
【００３１】
なお、送信側の動作および受信側の動作は、図３に示した第１のアンテナ装置１５の部分と同様であるので説明は省略する。
【００３２】
次に、このような構成において路側無線装置１８の動作を説明する。  
まず、第１のアンテナ装置１５に係る動作を図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
車両１２が料金収受車線１１に進入し、車両検知装置１４が当該車両１２を検知すると（ステップＳ１）、当該車両１２に搭載された車載器１３に対しフレーム制御信号（以降、ＦＣＭＣ（Frame Control Massage Channel）信号と称す）を送信する（ステップＳ２）。
【００３４】
車両１２が第１のアンテナ装置１５の無線通信領域１５ａに進入し、車載器１３がＦＣＭＣ信号を受信すると、車載器１３は路側無線装置１８に対し接続要求信号（以降、ＡＣＴＣ（Activation Channel）信号と称す）を送信する（ステップＳ３）。
【００３５】
車載器１３からのＡＣＴＣ信号を受信すると、車載器１３に対しＢＳＴ（Beacon Service Table）信号を送信する（ステップＳ４）。
【００３６】
車載器１３がＢＳＴ信号を受信すると、車載器１３は路側無線装置１８に対しＶＳＴ（Vehicle Service Table）信号を送信する（ステップＳ５）。
【００３７】
車載器１３からのＶＳＴ信号を受信すると（ステップＳ６）、車載器１３との間で料金収受処理を行なうための路車間無線通信を行なうことにより、当該車両１２に対する利用料金の収受処理を行なう（ステップＳ７，Ｓ８）。料金収受処理が終了すると、車載器１３との路車間無線通信を終了し、ＦＣＭＣ信号の送信を停止する（ステップＳ９）。
【００３８】
次に、アダプディブアレーアンテナ１７に係る動作を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３９】
第１のアンテナ装置１５による車載器１３との路車間無線通信が失敗した場合、アダプディブアレーアンテナ１７の通信開始を指示する（ステップＳ１１）。次に、アダプディブアレーアンテナ１７の各アンテナ素子１７１〜１７Ｎの位相・振幅制御により、図２に示すように、発進制御装置１６の手前に形成する所望の無線通信領域１７ａを車両１２の進行方向ａに対する下流側から上流側に向けて（矢印ｂ方向に）サイクリックにビーム制御する（ステップＳ１２）。これにより、アダプディブアレーアンテナ１７の無線通信領域１７ａにおいて、その指向性が図示矢印ｂ方向（下流側から上流側に向けて）にサイクリックに変化することになる。  
また、同時に、当該車両１２に搭載された車載器１３に対しＦＣＭＣ信号を送信する（ステップＳ１２）。
【００４０】
路車間無線通信が失敗した場合、一般に図示しない路側表示器により当該車両１２に対し一時停止の指示を与えるとともに、発進制御装置１６へ「開閉ゲート閉」の指示を送信してゲートを閉じ、当該車両１２の退出を禁止する。したがって、当該車両１２は、第１のアンテナ装置１５と発進制御装置１６との間（アダプディブアレーアンテナ１７の無線通信領域１７ａ）の任意の位置に一時停止することになる。
【００４１】
当該車両１２が一時停止し、車両１２に搭載された車載器１３がＦＣＭＣ信号を受信すると、車載器１３は路側無線装置１８に対しＡＣＴＣ信号を送信する（ステップＳ１３）。
【００４２】
車載器１３からのＡＣＴＣ信号を受信すると、当該ＡＣＴＣ信号の受信レベルが閾値以上か否かをチェックし（ステップＳ１４）、ＡＣＴＣ信号の受信レベルが閾値以上になると、アダプディブアレーアンテナ１７の制御を停止し、車載器１３に対しＢＳＴ信号を送信する（ステップＳ１５）。
【００４３】
車載器１３がＢＳＴ信号を受信すると、車載器１３は路側無線装置１８に対しＶＳＴ信号を送信する（ステップＳ１６）。
【００４４】
車載器１３からのＶＳＴ信号を受信すると（ステップＳ１７）、車載器１３との間で料金収受処理を行なうための路車間無線通信を行なうことにより、当該車両１２に対する利用料金の収受処理を行なう（ステップＳ１８，Ｓ１９）。料金収受処理が終了すると、車載器１３との路車間無線通信を終了し、ＦＣＭＣ信号の送信を停止する（ステップＳ２０）。
【００４５】
なお、料金収受処理が終了すると、発進制御装置１６へ「開閉ゲート開」の指示を送信してゲートを開け、当該車両１２を退出させる。
【００４６】
以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、発進制御装置１６の近傍に新たにアダプディブアレーアンテナ１７を設置し、第１のアンテナ装置１５による車載器１３との路車間無線通信が失敗して一時停止した車両１２と再度、路車間無線通信する際に、アダプティブアレーアンテナ１７の指向性を車両進行方向に対し下流側から上流側に向けてサイクリックに可変制御し、車載器１３からの応答電波（ＡＣＴＣ信号）のレベルがあらかじめ設定された閾値以上になった場合に路車間無線通信を開始するので、一時停止した車両１２の位置が当初想定の位置からずれていた場合でも正常に路車間無線通信を行なうことができる。
【００４７】
なお、前記実施形態では、有料道路の料金所等において利用料金の収受処理を自動的に行なう料金収受システムに適用した場合について説明したが、これに限らず、たとえば、駐車場での利用料金の決済処理を自動的に行なう料金収受システムにも同様に適用できる。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１１…料金収受車線（通行路）、１２…車両、１３…車載器、１４…車両検知装置、１５…第１のアンテナ装置、１６…発進制御装置（通行制御手段）、１７…アダプディブアレーアンテナ（第２のアンテナ装置）、１８…路側無線装置、１９…上位装置（管理装置）。
【図１】
2013045387.tif 000003
【図２】
2013045387.tif 000004
【図３】
2013045387.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013045387.tif 000007
【図６】
2013045387.tif 000008