(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の通行路に設けられた路側機から通信エリアに向けて質問信号を送信して、その通信エリアを通行する車両に搭載された車載機と通信を行うことにより識別処理を実施する車両識別装置において、
前記通信エリアへの車両の進入を検知するように設けられ、前記通信エリアの入口側端部に配置され前記車両の一部が通信エリアに差し掛かる時点でこれを検知するように設けられた入口側センサと、前記通信エリアの出口側端部に配置され前記車両の一部が通信エリアから出る時点でこれを検知するように設けられた出口側センサとから構成された車両検知センサを備え、
前記路側機は、複数のアンテナを備え、それら複数のアンテナにより前記通信エリアを通行する車両に対して異なる方向から前記質問信号を送信すると共に、前記車両検知センサの車両検知信号に基づいて前記複数のアンテナに通信処理を行なわせるように構成されていることを特徴とする車両識別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両識別装置において、
前記路側機は、第１および第２のアンテナを備え、車両の通行路に前記第１のアンテナを配置し、その第１のアンテナよりも進行方向側に前記第２のアンテナを配置したことを特徴とする車両識別装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両識別装置において、
前記第１のアンテナは、前記通信エリアに対して上方位置から前記質問信号を送信するように設けられ、
前記第２のアンテナは、前記通信エリアに対して車両の進行方向前方寄りの上方位置から前記質問信号を送信するように設けられていることを特徴とする車両識別装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の車両識別装置において、
前記路側機は、前記入口側センサが車両検知信号を出力した時点から前記質問信号の送信を開始し、前記入口側センサからの車両検知信号の出力が停止する時点あるいは前記出口側センサが車両検知信号を出力した時点のいずれか先の時点までの間にその通行車両の車載機との通信処理が成立していないときに、そのときの通過車両を車載機非搭載車両と判定するように構成されていることを特徴とする車両識別装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の車両識別装置において、
前記路側機は、前記複数のアンテナに対応した共通の通信エリアを設定していることを特徴とする車両識別装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の車両識別装置において、
前記路側機は、前記複数のアンテナに対応して前記通信エリアを複数設定していることを特徴とする車両識別装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両識別装置において、
前記路側機は、通行する車両に対して前記アンテナの通信エリアにおいて行なう通信処理が成立しないときに、次に通過するアンテナの通信エリアで同じ通信処理を行なうように構成したことを特徴とする車両識別装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の車両識別装置において、
前記路側機は、前記複数のアンテナにより設定される各通信エリアにおいて行なう通信処理がいずれのアンテナによっても成立しないときに、そのときの通過車両を車載機非搭載車両と判定するように構成されていることを特徴とする車両識別装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかに記載の車両識別装置において、
複数の通信エリアが隣接した位置に設定される場合には、それら隣接する通信エリアの一方の出口側センサと他方の入口側センサとを兼用するように構成したことを特徴とする車両識別装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の車両識別装置において、
前記車両検知センサは、入口側センサおよび出口側センサの配置間隔を通行する車両の長さを識別可能な間隔に設けられ、
前記路側機は、前記車両検知センサの車両検知信号に基づいて通行する車両の長さを識別するように構成されていることを特徴とする車両識別装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の車両識別装置において、
前記路側機は、前記複数のアンテナを時分割動作により通信制御を行なわせていることを特徴とする車両識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の通行路に設けられた路側機から質問信号を送信して、通行する車両に搭載された車載機と通信を行うことにより識別処理を実施する車両識別装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この種の装置としては、例えば、有料道路の料金所などで料金徴収業務を行なう際に、あらかじめ通行する車両に通信用の車載機を搭載しておき、料金所に設けた路側機のアンテナにより通行する車両の車載機と通信を行なうことで料金徴収処理を行なうようにしたものがある。
【０００３】
この場合に、料金所内では通信エリアに進入した車両とアンテナにより通信している車両との対応関係が間違いなく識別されなければならない。このため、例えば、特開平８−１８０２２１号に示されるように、通信エリアには、車載機搭載車両と非搭載車両とを区別するために、車両が通信エリア内に進入したことを検出する第１のセンサと、通信エリアから退出したことを検出する第２のセンサとを設置する構成としたものがある。
【０００４】
この場合、第１のセンサが車両を検出してオンしてから、次に第１のセンサがオフするまでの時点か、あるいは第２のセンサが車両を検出してオンするまでの時点か、いずれか先の時点で通信処理が成立していない場合にはこれを車載機の非搭載車両とみなすようにしている。これにより、早い時点で通信処理が行なわれたか否かの判定を行なうものである。
【０００５】
ここで、第１のセンサがオフで通信を打ち切る理由は、例えば、車載機の非搭載車両としてのバイクの直後に、車載機を搭載したバイクが通信エリア内に進入してきたときに、両方の車両が同時に通信エリア内に存在することになるので、どちらの車両との通信を行なっているのかが判別できなくなるという事態を避けるためのもので、このために、第１のセンサがオフした時点で通信処理が完了していない場合にはその車両が車載機の非搭載車両であると判断するのである。
【０００６】
つまり、バイクのように車長の短い車両に対してはその末端が第１のセンサを通過する前に通信を完了しなければならない構成となるのである。しかしながら、このような構成を前提とした場合に、バイクが大型車両の直後に進入してくるような場合には、大型車両の陰となって通信エリアへの進入直後の位置においてはアンテナからの電波を受信することができず、通信処理を達成することはできない。そして、この後、バイクの車載機にとってアンテナが見通せて通信が可能となる位置まで進行した時点ではバイクの末端が第１のセンサを抜けてオフ状態に変化するので、アンテナはそのバイクとの通信を打ち切って非搭載車両と判定してしまうことになる。
【０００７】
このような不具合を解消すべく、大型車の陰となって通信不能となる状態が発生しないように、例えば、アンテナを通信エリアの真上方向の位置に配設することが考えられる。ところが、このように構成する場合には、今度は、バスやトラックのようにフロントガラスが直立に近い状態の車両や、あるいはキャンピングカーなどのような天井がオーバーハングしている車両に搭載される車載機に対しては、路側機のアンテナからの電波の差し込み角度が大きいために、通信エリア中での通信可能な距離が十分に取れなくなる不具合がある。したがって、どのような位置にアンテナを設置した場合でも、上記した異なる状況の走行形態に対応して通信処理を確実に成立させることが構成上において不可能となる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、車両の通行路に設けられた路側機から質問信号を送信して、通行する車両に搭載された車載機と通信を行うことにより識別処理を実施するものにおいて、大型車両の直後を小型車両が追随して走行する場合でも確実に通信でき、且つ、車載機の搭載状態によって真上からでは通信が難しい構造の車両の場合でも確実に通信を行なえるようにした車両識別装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、通行路に設けられた通信エリアを車両が走行すると、路側機の複数のアンテナはその車両に対して異なる方向から質問信号を送信するようになり、これによって、その車両が車載機を搭載している場合には、搭載されている車両の種類や走行状況あるいは車載機の搭載位置によって路側機からの質問信号を受信し難くなる場合でも、通信が可能となる確率を高めることができるようになり、通信処理の信頼性を高めて車両の識別率を向上させることができるようになる。
そして、車両検知センサを設けて車両の通信エリアへの進入を検知し、その車両検知信号に基づいて複数のアンテナに通信処理を行なわせるので、通信エリア内に車両が進入した時点から通信処理を開始させることができると共に、その進入している車両を特定して確実に通信処理を行なうことができるようになり、検出精度の向上を図ることができる。
さらに、車両検知センサを、通信エリアの入口側端部に配置され車両の一部が通信エリアに差し掛かる時点でこれを検知するように設けられた入口側センサと、通信エリアの出口側端部に配置され車両の一部が通信エリアから出る時点でこれを検知するように設けられた出口側センサとから構成したので、車両の一部が通信エリア内に進入してから全体が退出するまでの時点を確実に捕らえて通信処理を行なうことができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、路側機を第１および第２のアンテナにより構成し、車両の通行路に第１のアンテナを配置し、その第１のアンテナよりも進行方向側に第２のアンテナを配置して構成したので、通信エリア内に車両が進入すると、その通信エリア内において異なる方向から質問信号が送信される。
【００１１】
車両側においては、通信エリア内に入ると第１のアンテナから質問信号が送信されると共に、その車両の進行方向側の位置から質問信号が送信されるようになるので、車載機が搭載された位置や車両の種類や走行状態などの違いによってその通信エリア内ではある角度からの信号を受けにくい状態となっている場合でも、異なる方向から質問信号を受けることにより、より高い確率で質問信号を受信することができ、識別処理を確実に実施することができるようになる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、通信エリアに対して、第１のアンテナによりほぼ真上から質問信号を送信し、第２のアンテナにより車両の進行方向前方寄りの上方位置から質問信号を送信するので、通信エリアへの車両の進入直後に、車載機は、上方から第１のアンテナから質問信号を受けると共に、前方から角度をもって第２のアンテナから質問信号を受けるようになる。これによって、車載機を搭載している場合には、その搭載形態や車種あるいは走行状態によらず、迅速且つ確実に通信処理を行なうことができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、路側機により、入口側センサが車両検知信号を出力した時点から質問信号の送信を開始し、入口側センサからの車両検知信号の出力が停止する時点あるいは出口側センサが車両検知信号を出力した時点のいずれか先の時点までの間にその通行車両の車載機との通信処理が成立していないときに、そのときの通過車両を車載機非搭載車両と判定するので、判定対象となる車両が通過して次の車両が通信エリアに進入しようとする場合に、これを別の車両が進入したとして新たに通信処理を開始させることができ、誤判定を極力防止して確実な判定処理を行なうことができるようになる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、路側機は、複数のアンテナによる通信エリアを共通の通信エリアとして設定しているので、アンテナの数にかかわらず通信エリアを所定の領域に設定しておけば確実に通信処理を行なうようにすることができ、通信エリアの設定範囲に物理的な制約がある場合などにおいてもそれが支障となることなく設けることができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、路側機は、複数のアンテナに対応して通信エリアを複数に設定するので、車両が通過する間に車載機と通信を行なう場合において、通信エリアの設定範囲に物理的な制約がない場合などにおいては通信処理のために利用可能な時間を長くすることができるので、設置環境などの状況によってノイズなどの悪影響を受ける場合でも、確実に通信処理を達成することができるようになる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、路側機により、通行する車両に対してアンテナの通信エリアにおいて行なう通信処理が成立しないときに、次に通過するアンテナの通信エリアで同じ通信処理を行なうように構成したので、早く通信処理が完了した場合には、それ以降の通信エリアにおいて通信処理を行なう必要がなく、逆に、通信処理が成立しない場合にのみ以降の通信エリアで通信処理を試みれば良くなり、通信処理が繁雑になるのを防止しながら確実に行なうことができるようになる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、路側機により、複数のアンテナにより設定される各通信エリアにおいて行なう通信処理がいずれのアンテナによっても成立しないときに通信相手となる車両が通信不能車両であると判断するので、例えば、車載機の車両への搭載状態やあるいは車両の走行状態あるいは車種などの形態に起因してひとつのアンテナでは通信処理が成立しない場合においても、各通信エリアを通過するうちに異なる方向から質問信号を受けることにより確実に通信処理を成立させることができ、これによって、すべてのアンテナにおいて通信処理が成立しない場合には、その車両に車載機が搭載されていない状態つまり、車載機非搭載車両であると判定することができるのである。
【００２２】
請求項９の発明によれば、複数の通信エリアが隣接した位置に設定される場合には、それら隣接する通信エリアの一方の出口側センサと他方の入口側センサとを兼用するように構成したので、一方の通信エリアを退出すると同時に他方の通信エリアに進入することをひとつの車両検知センサの車両検知信号により判定して通信処理を行なわせることができ、これによって、車両検知センサの個数を減らして構成を簡単にすることができる。
【００２３】
請求項１０の発明によれば、車両検知センサを、入口側センサおよび出口側センサの配置間隔を通行する車両の長さを識別可能な間隔に設けて、路側機により、車両検知センサの車両検知信号に基づいて通行する車両の長さを識別するので、通信処理に加えて車種を別途の方法により検知して確認することができると共に、通信処理が成立しない場合には、その車両の長さに関する情報を得ることができる。
【００２４】
請求項１１の発明によれば、路側機は、複数のアンテナを時分割動作により通信制御を行なわせる構成とされているので、それら複数のアンテナから送信される質問信号を同一の周波数で受信する構成のままで良いので、周波数分割などの方法に比べて、車載機の構成を簡単になすことができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を高速道路の料金所に適用した場合の第１の実施形態について図１ないし図７を参照しながら説明する。
図１は全体構成を概略的に示すもので、車両の走行路１の料金所エリアを示している。なお、このような料金所エリアの通信装置の構成としては、例えば、本発明の出願人により先に出願された特願平８−３３７５５号（車両用通信装置），特願平８−１７１０６４（有料道路の料金徴収システム），特願平８−２２１０５５号（車両用通信装置）あるいは特願平９−３０４７７号（データ通信方法および車載用通信装置ならびに路上用通信装置）などに記載している構成を前提としており、以下に簡単に説明する。
【００２６】
図１において、高速道路の料金所には料金徴収の通信処理を行なうための車線１が複数設けられており、各車線１には路側機２が配設されている。路側機２は、進行方向に沿って設けられた第１のアンテナ３および第２のアンテナ４と、これらのアンテナ３，４の通信エリア５ａ，５ｂへの車両の通行状態を検知するために設けられた車両検知センサとしての入口側センサ６および出口側センサ７と、これらアンテナ３，４による通信処理の制御をするための通信制御装置８などから構成されている。
【００２７】
第１のアンテナ３および第２のアンテナ４は、それぞれ車線１に跨がるように配設された２つのガントリ（gantry）９，１０の上部中央に固定配置されており、例えば、高さ５ｍ程度の位置（通常の車両，自動車が通行可能な程度の高さ）から車線１の通信エリア５ａ，５ｂに向けて質問信号を送信するように角度が設定されており、通信エリア５ａ，５ｂを通過する車両に搭載された車載機Ｋ（図５，６参照）と通信処理を行なうようになっている。
【００２８】
ここで、第１のアンテナ３および第２のアンテナ４の各通信エリア５ａ，５ｂは、進行方向手前側の端部で両者が一致すると共に上方に向けてほぼ垂直に通信可能な領域が設定されており、且つ、通信エリア５ａが狭い範囲で設定され、通信エリア５ｂが進行方向側に長い距離に設定されている。これは、第１のアンテナ３を調整することにより、通信エリア５ａをほぼ真下に向けた狭い範囲でのみ通信が可能となるように絞りこんだものであり（例えば、通信可能な範囲は進行方向の距離で２ｍ程度）、第２のアンテナについては、その通信エリア５ａを含んで進行方向前方までカバーするように通信エリア５ｂを設定した（例えば、通信可能な範囲は進行方向の距離で４ｍ程度）ものである。
【００２９】
また、第１のアンテナ３および第２のアンテナ４は、通信エリア５ａ，５ｂ内に侵入した車両に対して同じ内容の通信を行なうためのものであり、その通信処理に当たっては通信制御装置８によって時分割によって制御されるようになっている。したがって、通信エリア５ａ，５ｂの重複する領域で通信が行なわれる場合には、通行する車両がいずれか先に質問信号を受信したアンテナ３または４と通信処理を開始してその後の通信を継続することにより、その路側機２と行なうべき通信処理は達成されることになる。
【００３０】
入口側センサ６および出口側センサ７は、それぞれ一対の検出ユニットを車線１を挟んで対向配置した構成のもので、検出ユニット間を遮る物体により車両検知信号としてのオン信号が出力されるようになっている。これにより、車線１を通行する車両の一部が入口側センサ６あるいは出口側センサ７に差し掛かるとオン信号が出力され（ＯＮに変化する）、車両が通り過ぎるとオン信号の出力が停止される（ＯＦＦに変化する）ようになっている。
【００３１】
なお、入口側センサ６は、通信エリア５ａ，５ｂの手前側端部からマージンとして設けた短い距離ｄだけ進行方向手前側に戻る位置に設けられ、出口側センサ７は、通信エリア５ｂの進行方向側端部に一致する位置に設けられている。入口側センサ６の設置位置がマージン距離ｄを設けている理由は、実用上において、通信エリア５ａの手前側の端部が確実に入口側センサ６よりも進行方向側に位置するように設定するためである。これは、入口側センサ６よりも手前の位置に通信エリア５ａがはみ出して設定されてしまった場合に、入口側センサ６よりも手前に位置する他の車両と通信を行なってしまう不具合が発生するからである。
【００３２】
次に本実施形態の作用について説明する。
通信制御装置８は、あらかじめ記憶設定されている通信処理プログラムにしたがって通信制御を行なう。図２には通信処理プログラムの概略の流れを示しており、これは、プログラムをスタートすると、車線１を走行する車両（自動車）が入口側センサ６により検知されるのを監視しており（ステップＳ１）、入口側センサ６がオンに変化すると、第１のアンテナ３および第２のアンテナ４による質問信号の送信を開始することにより通信動作を開始する（ステップＳ２）。
【００３３】
この後、通信エリア５ａ，５ｂ内に進入した車両Ｖ（図５，図６参照）において、その車両Ｖに車載機Ｋが搭載されている場合には第１のアンテナ３あるいは第２のアンテナ４のいずれかから受ける質問信号を受信した後、料金徴収の通信処理を行なう。この場合、通信処理は、入口側センサ６がオン状態からオフ状態に変化するまで（ステップＳ３）あるいは出口側センサ７がオフ状態からオン状態に変化するまで（ステップＳ４）のいずれか早い時点までの間に終了しない場合（ステップＳ５）には、その車両Ｖは車載機Ｋの非搭載車両であると判定する（ステップＳ６）。
【００３４】
上述の通信処理が成立しない状態での終了時点の判定は、例えば、車両Ｖがバイクなどのようにその車長が短い場合には、図３のように、入口側センサ６がオフに変化した後に出口側センサ７がオンに変化するようになるので、ステップＳ３で「ＹＥＳ」と判断して非搭載車両と判定して（ステップＳ６）通信処理を終了する（ステップＳ７）。また、車両Ｖが乗用車などのようにその車長が長い場合には、図４のように、入口側センサ６がオフに変化する前に出口側センサ７がオンに変化するようになるので、ステップＳ４で「ＹＥＳ」と判断して非搭載車両と判定して（ステップＳ６）通信処理を終了する（ステップＳ７）。
【００３５】
この後、通信処理が成立した場合（ステップＳ５）あるいは車載機非搭載車両と判定した場合（ステップＳ６）には、第１および第２のアンテナ３，４による通信処理を終了する（ステップＳ７）。そして、この後、再びステップＳ１に戻って通信処理を開始すべく入口側センサ６がオンに変化するのを待機するようになる。
【００３６】
なお、上述のようにして通信処理が成立しない場合における通信処理の停止判断を行なうので、例えば、バイクなどのように車長が短い車両が連続して通信エリア５ａに進入する場合でも、確実に１台毎に通信処理を開始，停止させて車載機Ｋの搭載状態あるいは非搭載状態を判断することができるので、確実に料金徴収の通信処理を実施することができる。
【００３７】
さて、上述のようにして通信処理を行なう状態において、第１および第２のアンテナ３，４を設けることにより、ひとつのアンテナでは車両Ｖの通行状態や車種あるいは車載機Ｋの搭載状態などによって通信処理が成立し難くなるといった場合であってもこれを回避して高い確率で通信処理を成立させることができるようになる。
【００３８】
すなわち、図５および図６にはそのような場合の具体例を示している。例えば、図５に示す状況では、前を走行する車長の長い大型車両Ｖ２に対して、短い車間距離をおいて、これに追随するようにバイクのような短い車長の車両Ｖ１が走行している状態である。この場合には、後続の車両Ｖ１は、第２のアンテナ４からの質問信号は前を走行する大型車両Ｖ２の陰となって受信することができないが、ほぼ真上の方向から質問信号を送信している第１のアンテナ３とは、通信エリア５ａへの進入直後から通信が行なえるようになる。したがって、この場合においては、第２のアンテナ４は通信処理に寄与しないが、入口側センサ６がオフに変化するまでの間に第１のアンテナ３と確実に通信処理を成立させることができるようになる。
【００３９】
一方、図６に示す状況では、バスやトラックなどのフロントガラスが垂直に近い角度で設けられた車両Ｖ３などで、とくに天井部分に金属製の電波を通さない庇Ｐが設けられていたりあるいはキャンピングカーなどで天井がオーバーハング状態とされている車両が走行している状態である。この場合には、車両Ｖ３が通信エリア５ａ，５ｂに差し掛かると、第１のアンテナ３からの質問信号は庇Ｐの陰となって車載機Ｋに届かず通信処理を成立させることは難しいが、第２のアンテナ４からの質問信号は受信することができる状態である。したがって、この場合においては、第２のアンテナ４が有効にはたらき、通信処理を成立させることができるようになる。
【００４０】
このように、車両Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３などの走行状態や、車種あるいは車載機Ｋの搭載状態などによって通信エリア５ａ，５ｂを通行する際に一方のアンテナ３または４とは通信が行なえなくなる状態が発生するが、このような場合に、他方のアンテナ４または３により異なる角度から質問信号が送信されるので、そのような不具合をカバーして通信処理が行なえるようになる。したがって、多様な走行状況に応じて高い確率で通信処理を確実に行なえるようになる。
【００４１】
次に、第１のアンテナ３あるいは第２のアンテナ４による通信処理の内容について概略的に説明する。図７は、上述のようにして行なう通信処理についての内容を示すもので、路側機２からの通信制御の一形態として、フレームコントロールを行なって通信フレームを割り当てて以後の通信処理を行なうものである。ここで、アンテナ３，４側から送信される１回の単位通信は、まず、ダウンリンクＤＷ（Doum Link ）でＦＣＭＳ（Frame Control Message Slot）信号を送信し、これに続けてＭＤＳ（Message Data Slot ）／ＡＣＴＳ（Activation Slot ）信号を送信する。
【００４２】
通信処理を開始すると、アンテナ３，４は、通信エリア５ａ，５ｂに向けて質問信号として接続要求の信号を送信する（図７中、１参照）。通信エリア５ａ，５ｂ内の車両の車載機Ｋから応当信号が送信される（アップリンクＵＰ（Up Link ））と、これに応当することによりネゴシエーションが成立する（図中、２参照）。次に、双方からＩＤコードを送信することにより相互認証を行なう（図中、３参照）。この場合、１回の通信では確認信号が得られない場合があり、ここではリトライをしている（図中、４参照）。
【００４３】
この後、アンテナ３，４側から車両側の走行データを送信するように要求すると、車載機Ｋはこれに応じて車両情報をアンテナ３，４に対して送信する（図中、５〜１０参照）。このとき、車両情報が多く１回の単位通信で送信できない場合には、複数回に分けて送信する。また、ここでも各単位通信毎に通信が行なわれない場合にはリトライ処理を行なうようになっている。
【００４４】
次に、計算処理のための空スロットを経て（図中、１１参照）、アンテナ３，４側からの料金徴収データを車載機Ｋに書き込むように情報を送信する（図中、１２〜１６）。そして、書き込み処理が終了すると、その確認のための単位通信を行なって（図中、１７参照）、一連の通信処理を終了する。このとき、１回の単位通信に要する時間を、例えば、２．４ｍｓ（ミリ秒）であるとすると、全部で１７回の単位通信を行なっているので、合計の所用時間は４０．８ｍｓとなる。車両の走行速度が例えば時速１００ｋｍである場合でも、この間に走行する距離は、１．１３ｍ程度となるので、通信エリア５ａを走行する間に十分通信処理を行なうことができる。
【００４５】
このような第１の実施形態によれば、路側機２を構成するアンテナを、異なる方向から通信エリア５ａ，５ｂに質問信号を送信する第１のアンテナ３および第２のアンテナから構成したので、通信エリア５ａ，５ｂに進入した車両に対してその走行状況や車載機の搭載状態にかかわらず高い確率で通信処理を行なうことができるようになる。
【００４６】
また、通信処理が成立しない場合には、入口側センサ６の検出信号がオンからオフに変化した時点で通信処理を停止すると共に、その車両を車載機非搭載車両と判定するので、後続の車両との通信処理を早い時点で開始することができ、車長の短い車両が連続して進入する場合でも、確実に通信処理を行なうことができるようになる。
２つのアンテナ３，４を時分割制御するので、周波数分割制御を行なう場合に比べて、車載機の構成を簡単にすることができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図８ないし図１４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、通信エリアをアンテナ毎に設定したところで、これは、路側機の設置可能な距離が長く取れる場合などに利用すると有効となるもので、以下、これについて詳細に説明する。
【００４８】
図８は車線１１に配設された路側機１２の概略的な配置状態を示している。路側機１２は、進行方向に沿って設けられた第１のアンテナ１３および第２のアンテナ１４を有する構成とされ、これら第１および第２のアンテナ１３，１４は、車線１１の進行方向に沿って通信エリア１５，１６が順次隣接するように設定されている。また、車両検知センサとして各通信エリア１５，１６の手前側および進行方向側に対応した位置に第１ないし第３のセンサ１７〜１９が配設されている。
【００４９】
この場合、第２のセンサ１８は、通信エリア１５の出口側と通信エリア１６の入口側との車両検知センサを兼用している。また、第１のアンテナ１３は、通信エリア１５に対してほぼ真上の方向から質問信号を送信して通信を行なうように配置され、第２のアンテナ１４は、通信エリア１６に対して進行方向前方の上方から質問信号を送信して通信を行なうように配置されている。
【００５０】
また、第１のアンテナ１３の通信エリア１５は、車線１１の進行方向に沿った距離が２〜３ｍ程度に設定されており、第２のアンテナ１４の通信エリア１６は３〜４ｍ程度に設定されている。そして、これに応じて車両検知センサである第１のセンサ１７と第２のセンサ１８との間隔Ｌ１は２〜３ｍ程度に設定されており、第２のセンサ１８と第３のセンサ１９との間隔Ｌ２は３〜４ｍ程度に設定されている。
【００５１】
そして、上述のように通信エリア１５，１６を設定するために、第１および第２のアンテナ１３，１４は、それぞれ水平面からの傾斜角度が０〜１５°，１５〜３５°程度に設定されている。また、第１および第２のアンテナ１３，１４は、互いに通信エリア１５，１６は重複しない領域に設定されているが、不測の事態による混信を防止するために両者は図示しない通信制御装置により時分割で通信処理の動作を行なわせるようになっている。
【００５２】
さて、上記の構成においては、通信処理は次のようにして行なわれる。図９は２つのアンテナ１３，１４の通信処理の概略的な制御内容を示すもので、以下、この図９を参照しながら、全体の通信処理内容について説明する。すなわち、車線１１を走行する車両Ｖが通信エリア１５に差し掛かると、第１のセンサ１７がこれを検知する。第１のアンテナ１３は通信エリア１５に向けて質問信号を送信して通信処理を開始する。
【００５３】
通行する車両Ｖに車載機Ｋが搭載されていて第１のアンテナ１３からの質問信号を受信すると、第１の実施形態と同様にして両者の間で通信処理が行なわれ、車載機Ｋと第１のアンテナ１３との通信処理が成立した場合（ステップＴ１）には、路側機１２は通信処理を終了する。つまり、この後、車両Ｖが通信エリア１５を抜けて通信エリア１６に進入しても第２のアンテナ１４は通信処理が成立していることから同じ通信処理を行なう必要がないので質問信号を送信しない。
【００５４】
一方、後述するような種々の状況などに起因して、車両Ｖが通信エリア１５内を進行して第１のセンサ１７がオフに変化するか、あるいは第２のセンサ１８がオンに変化するまでのいずれか早い方の変化が起こる時点までの間に、第１のアンテナ１３による車両Ｖとの通信処理が成立しなかった場合（ステップＴ１）には、この後、通信エリア１６に進入した時点、つまり、第２のセンサ１８がオフからオンに変化した時点（車両検知信号を出力した時点）で第２のアンテナ１４により通信処理を開始する（ステップＴ２）。
【００５５】
そして、第２のアンテナ１４によって車両Ｖの車載機Ｋとの通信処理が成立した場合には、ここで通信処理プログラムを終了する（ステップＴ３）。一方、車両Ｖが通信エリア１６内を進行して第２のセンサ１８がオフに変化するか、あるいは第３のセンサ１９がオンに変化するまでのいずれか早い方の変化が起こる時点までの間に、第２のアンテナ１４による通信処理が成立しなかった場合（ステップＴ３）には、車両Ｖが車載機Ｋを搭載していない場合であるとして、非搭載車両と判定し（ステップＴ４）、その処置を何らかの方法により講ずる。
【００５６】
上述のようにして通信処理の制御を行なうので、次のような場合に、通信が不成立となる確率が低くなり、精度の高い通信を行なうことができるようになる。すなわち、例えば、図１１に示すように、車載機Ｋａを搭載した車両Ｖａが車線１１を通行するときに、その直前に大型トレーラのような車両Ｖｂが存在する場合に、車両Ｖａの車載機Ｋａは第１のアンテナ１３の通信エリア１５に進入すると、通信エリア１５のほぼ真上から質問信号を送信するので、通信エリア１５に進入した直後に車載機Ｋａは第１のアンテナ１３と通信処理を行なうことたできる。なお、この状態では、アンテナが第２のアンテナ１４のように角度をもった状態で質問信号を送信する通信エリア１６では、通信処理を行なうことはできない。
【００５７】
次に、図１２に示すように、車載機Ｋｃを搭載した車両Ｖｃが車線１１を通行する場合に、その車両Ｖｃの車室が電波を遮蔽する天井Ｍを有し、車室内に車載機Ｋｃが配置される状態では真上方向からの質問信号が受信できない。したがって、この車両Ｖｃは図中Ｖｃ′の位置では第１のアンテナ１３と通信処理を行なうことができないが、質問信号を角度をもって送信する第２のアンテナ１４とは通信処理が行なえるようになる。
【００５８】
さて、この実施形態においては、上述のようにして通信処理を２つの通信エリア１５，１６で行なうことで確実に達成する構成であるから、例えば、連続して車両が通行する場合に、第１および第２のアンテナ１３，１４により同時に異なる車両と通信を行なう必要が生じてくる。また、そのように連続して車両が通行する際に、同じ通信エリア内で複数の車両が進入した状態で通信処理を行なうと、路側機１２側ではどの車両と通信処理を行なったのかを特定することができなくなるという事態が生ずることになる。
【００５９】
このような場合において、本実施形態においては、第１ないし第３のセンサ１７〜１９を前述したような間隔で設置しているので、例えば、乗用車やトラックのように車長が長い車両の場合には、第１のセンサ１７がオン状態のまま第２のセンサ１８がオンに変化するので、その時点で第１のアンテナ１３による通信処理は停止されることになり、この後、進入した車両を新たに検出した時点で第１のアンテナ１３を動作させることで問題はない。
【００６０】
次に、バイクなどのように車長が短い車両が通過する場合には、これが連続して進入すると、通信エリア１５内に２台の車両が存在する期間が生ずる。この場合でも、第１のセンサ１７と第２のセンサ１８との間の距離Ｌ１を２〜３ｍ程度に設定していると共に、第１のアンテナ１３の通信処理動作を、第１のセンサ１７のオン変化時点から開始して、第１のセンサ１７がオフに変化する時点で停止するか、または第２のセンサ１８がオンに変化する時点で停止するので、この問題を解消できる。
【００６１】
すなわち、車長の短い車両ＶｄとＶｅが連続して車線１１を進行している状態で、図１３に示すように、車両Ｖｄの後部が通信エリア１５内に入ると第１のセンサ１７がオフに変化するので、第１のアンテナ１３による通信処理は停止される。この後、図１４に示すように、車両Ｖｄが通信エリア１６に進入して第２のセンサ１７がオンに変化すると第２のアンテナ１４が通信処理を開始するようになる。
【００６２】
一方、後続の車両Ｖｅが通信エリア１５に進入するときには、第１のアンテナ１３が通信処理を開始するようになるが、先行する車両Ｖｄは先頭部分が既に通信エリア１５から抜け出ているので、車載機Ｋが搭載されている場合でも第１のアンテナ１３と通信が行なわれることはない。したがって、第１のアンテナ１３は確実に車両Ｖｅの車載機Ｋｅと通信処理をすることができる。
【００６３】
なお、図１３および図１４に示す状態では、車両Ｖｄは車載機Ｋを搭載していない場合を示しており、この場合でも、第１のアンテナ１３と第２のアンテナ１４とはそれぞれ通信エリア１５，１６に進入している車両Ｖｄ，Ｖｅと通信を行なうべく動作しているので、第２のアンテナ１４による通信処理が成立しないことにより車両Ｖｄが車載機Ｋの非搭載車両であると判定することができ、この間に第１のアンテナ１３は車両Ｖｅの車載機Ｋｅと通信処理を成立させて料金徴収のデータの授受が完了させることができる。
【００６４】
次に、本実施形態におけるもう一つの検出動作について説明する。すなわち、本実施形態においては、上述のような通信処理に加えて、３つの車両検知センサである第１ないし第３のセンサ１７〜１９により、通行する車両の長さを判定する車種判定動作を行なっている。図１０はその判定プログラムの概要を示すもので、以下、図１５に示す各車両Ｖｘ〜Ｖｚに対応させて簡単に説明する。
【００６５】
車種判定プログラムは、第１のセンサ１７がオフからオンに変化した時点から検出動作を開始するようになる。なお、このプログラムはアンテナ１３，１４による通信処理とは別途に実施され、第１ないし第３のセンサ１７〜１９の検出信号に基づいて通行する車両の長さを判定するようになっている。
【００６６】
まず、第１のセンサ１７が車両の通行を検知してオンに変化するとプログラムをスタートし、車両が進行して第１のセンサ１７がオフに変化するか（ステップＰ１）あるいは第２のセンサ１８がオンに変化するか（ステップＰ２）のいずれかを待つようになる。そして、第１のセンサ１７がオフに変化した場合、つまり、図１５（ａ）に示すように、車両Ｖｘがバイクのように短い車長である場合には、先頭が第２のセンサ１８に差し掛かる前に末尾が第１のセンサ１７を抜ける状態となる。これにより、その車両Ｖｘの車長Ｌｘは第１のセンサ１７と第２のセンサ１８との間の距離であるＬ１以下であると判断される（ステップＰ３）。
【００６７】
次に、第２のセンサ１８が先にオンに変化した場合には（ステップＰ２）、続いて、第１のセンサ１７がオフに変化するか（ステップＰ４）あるいは第３のセンサ１９がオンに変化するか（ステップＰ５）のいずれかを待つようになる。そして、第１のセンサ１７がオフに変化した場合、つまり、図１５（ｂ）に示すように、車両Ｖｙが乗用車や軽トラックのような一般的な車両の車長である場合には、末尾が第１のセンサ１７を抜ける時点では先頭が既に第２のセンサ１８に差し掛かった状態となる。これにより、その車両Ｖｙの車長ＬｙはＬ１よりも長く且つ第１のセンサ１７と第３のセンサ１９との間の距離Ｌ１＋Ｌ２よりも短い長さであると判断される（ステップＰ６）。
【００６８】
また、上述の場合で第３のセンサ１９がオンに変化した場合（ステップＰ５）、つまり、図１５（ｃ）に示すように、車両Ｖｚが大型トレーラのような長い車長の場合には、末尾が第１のセンサ１７を抜ける前に先頭が第３のセンサ１９に差し掛かることになる。これより、その車両Ｖｚの車長ＬｚはＬ１＋Ｌ２よりも長いと判断される（ステップＰ７）。
【００６９】
このようにして判定された車種判定情報については、路側機による通信処理が成立せず車載機非搭載車両であると判定したときに、例えば、その車種に対応した通行券を発券機により発行し、表示装置などにより該当車両を一旦停止させて通行券を受け取らせるといったことに利用できる。
【００７０】
このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られると共に、第１および第２のアンテナ１３，１４のそれぞれに対応して通信エリア１５，１６を設定する構成としたので、車線１１を通行する車両が通信エリア１５，１６を通過する時間を長く取れるようになり、車載機を搭載した車両で外的要因などにより通信処理が不成立となる確率を低くして料金徴収の通信処理を高い確率で達成することができる。
【００７１】
また、各通信エリア１５，１６に対応して３つの車両検知センサとして第１ないし第３のセンサ１７〜１９を設けて、車両の通行状態を検知すると共に、それらによって車両の長さを判定するようにしたので、通信処理が成立しない場合でもその車種判定情報により料金徴収の業務を補助的に行なうことができるようになる。
【００７２】
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形また拡張できる。
路側機２，１２としては、２つのアンテナ３，４あるいは１３，１４を設ける構成としたが、必要に応じて３つ以上のアンテナを設けて異なる方向から質問信号を送信する構成とすることもできる。
【００７３】
第２の実施形態においては、第１のアンテナ１３による通信処理が成立した場合に、第２のアンテナ１４では通信処理を行なわないようにしたが、前提となる構成として通信処理を行なうようにしても良い。なお、この場合においては、同一の内容で通信処理を行なうので、料金徴収のためのデータの授受を重複しないように制御すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す路側機の概略的な構成図
【図２】通信処理プログラムのフローチャート
【図３】車両の長さと車両検知センサの信号出力状態を示す図（その１）
【図４】車両の長さと車両検知センサの信号出力状態を示す図（その２）
【図５】通信エリアを通行する車両の状態を示す図（その１）
【図６】通信エリアを通行する車両の状態を示す図（その２）
【図７】通信処理のプロセスを単位通信毎に示す作用説明図
【図８】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図９】通信処理プログラムの概略的なフローチャート
【図１０】車種判別プログラムの概略的なフローチャート
【図１１】通信エリアを通行する車両の状態を示す図（その１）
【図１２】通信エリアを通行する車両の状態を示す図（その２）
【図１３】通信エリアを通行する車両の状態を示す図（その３）
【図１４】通信エリアを通行する車両の状態を示す図（その４）
【図１５】車長が異なる車両が通信エリアを通行するときの状態を示す図
【符号の説明】
１，１１は高速道路の車線、２，１２は路側機、３，１３は第１のアンテナ、４，１４は第２のアンテナ、５ａ，５ｂ，１５，１６は通信エリア、６は入口側センサ（車両検知センサ）、７は出口側センサ（車両検知センサ）、８は通信制御装置、１７〜１９は第１ないし第３のセンサ（車両検知センサ）、Ｖは車両、Ｋは車載機である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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