JP4152180B2

JP4152180B2 - Automatic fee collection system

Info

Publication number: JP4152180B2
Application number: JP2002370043A
Authority: JP
Inventors: 清治布山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP2004199587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有料道路の自動料金収受システム（Electronic Toll Collection：ＥＴＣ）に関し、特に、車両検知器等の設置スペースが十分に確保できない場合でも的確な判定を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＥＴＣシステムは、各所の有料道路に導入されており、このシステムを利用できる車両は、有料道路の料金所をノンストップで通過することができる。ＥＴＣシステムを利用するには、車両にＥＴＣ車載機を取り付け、この車載機にＥＴＣカードを挿入して、料金所ゲートの通信用アンテナが設置されたＥＴＣレーンを通過しなければならない。ＥＴＣ車載機には、それを取り付けた車両の車種や車長などの情報が予め登録（セットアップ）されている。また、ＥＴＣカードは、クレジットカード会社が発行するＥＴＣ専用のＩＣカードであり、通過したゲートのＩＤや料金収受の記録が書き込まれる。
【０００３】
このＥＴＣレーンのゲートには、ＥＴＣ車載機を搭載したＥＴＣ車だけで無く、ＥＴＣ車載機を持たない非ＥＴＣ車が進入する場合もある。そのため、ゲートでは、進入車両がＥＴＣ車か非ＥＴＣ車かを識別し、ＥＴＣ車に対してのみ自動料金収受処理を適用する。ＥＴＣシステムでは、このＥＴＣ車／非ＥＴＣ車の識別を的確に行う必要があり、その実現を図るために本発明者が先に提案したＥＴＣシステムが、下記特許文献１に記載されている。
【０００４】
図１４は、ＥＴＣシステムの標準料金所におけるＥＴＣレーンを示している。このレーンは、ＥＴＣ車載機との無線通信（路車間通信）に使用するアンテナ31をレーン上に備え、アイランド34上には、光線の遮断によって車両の通過を感知する第１車両検知器S1、第２車両検知器S2、第３車両検知器S3及び第４車両検知器S4と、レーンを通過する車両36に対して「通行可」または「停止」を表示する路側表示器32と、路車間通信で料金収受処理が完了したときは阻止棒を開き、料金収受処理ができなかったときは阻止棒を閉じたままとする発進制御機33と、路側無線機を内蔵し、アンテナ31での交信結果や車両検知器S1〜S4の検知結果に基づいてＥＴＣレーンの動作を制御する車線制御装置35とを備えている。
【０００５】
第１車両検知器S1と第２車両検知器S2とは４ｍの間隔を空けて設置されており、アンテナ31の指向性は、この第１車両検知器S1と第２車両検知器S2との間の区間だけが無線通信領域となるように絞り込まれている。従って、通信領域の長さは４ｍである。
このＥＴＣレーンに車両が進入し、第１車両検知器S1が車両を検知すると、その検知情報が車線制御装置35に伝えられ、車線制御装置35はアンテナ31を介して無線送信を開始する。また、第２車両検知器S2が車両を検知すると、その検知情報が車線制御装置12に伝えられ、車線制御装置35は無線送信を打ち切る。
【０００６】
ＥＴＣレーンに進入した車両36がＥＴＣ車である場合には、車内のダッシュボード上などにＥＴＣ車載機が設置されている。このＥＴＣ車載機は、アンテナ31からの無線信号を受信すると、車種や車長などの情報と入口ゲート通過時にＥＴＣカードに書き込まれた入口ゲートのＩＤ情報などとを送信する。この情報はアンテナ31で受信され、車線制御装置35に送られる。
車線制御装置35は、第２車両検知器S2が車両を検知するまでの間に、車載機との路車間通信を通じて、通行料金の決済を正常に行うことができた場合は、路側表示器32に「通過」を表示し、発進制御機33の阻止棒を「開」にする。また、第３車両検知器S3がこの車両36を検知すると路側表示器32の表示内容を消し、第４車両検知器S4がこの車両の車尾を検知すると、発進制御機33の阻止棒を「閉」の状態に戻す。
【０００７】
一方、ＥＴＣレーンに進入した車両が非ＥＴＣ車である場合は、アンテナ31から無線信号を送信しても応答しない。車線制御装置35は、進入車両が第２車両検知器S2の位置に達し、アンテナ31からの無線通信を打ち切るまでの間に無線応答しなければ、進入車両を非ＥＴＣ車と識別する。進入車両が非ＥＴＣ車の場合、及び、ＥＴＣ車であっても第２車両検知器S2の位置への到達時点までに正常に課金ができなかった場合は、路側表示器32に「停止」を表示し、発進制御機33の阻止棒を「閉」のままとし、その車両を停止させて別の手段（手動によるＩＣカードや現金など）で料金徴収を行う。
【０００８】
このように、従来のＥＴＣシステムでは、第１車両検知器S1及び第２車両検知器S2の検知情報に基づいて、アンテナ31の無線通信のオン・オフを制御し、アンテナ31が無線通信を行っているときの通信領域に唯一の車両しか存在しない状況を作り出している。
もしも、無線通信実行中のアンテナ10の通信領域に対象車両だけで無く、後続車両の一部が入り込んだ場合には、車両から無線応答があったとしても、対象車両が無線応答したのか、後続車両に搭載されたＥＴＣ車載機が無線応答したのかが区別できないため、対象車両に対するＥＴＣ車／非ＥＴＣ車の判定が正確さを欠くことになる。
【０００９】
こうしたことから、従来のＥＴＣシステムでは、第１車両検知器S1及び第２車両検知器S2を用いて無線通信の開始・終了時期を制御するとともに、第１車両検知器S1と第２車両検知器S2との間だけが通信領域になるようにアンテナ10の指向特性を設定して、ＥＴＣ車／非ＥＴＣ車識別の正確性を担保している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２３１６４５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に都市部においては、料金所の車線スペースが狭く、第１車両検知器S1及び第２車両検知器S2の両方を設置する場所が確保できない場合や、第１車両検知器S1と第２車両検知器S2とを規定の寸法どおりに配置することができない場合などが発生している。
一方、ＥＴＣシステムを利用する車両には、ロングノーズ車も有れば小型車も有り、車両形状は多様化している。ＥＴＣシステムでは、どのような形状のＥＴＣ車に対しても、的確に自動料金収受処理を行うことが求められる。
【００１２】
また、従来のＥＴＣシステムでは、アンテナ31の指向性を高めて通信領域を限定しているにも関わらず、電波が反射して、決められた通信領域の外に位置する車載機とアンテナ31との交信が成立してしまうと言う問題が発生する。図１５は、路側アンテナ31から送信された電波が、通信エリアに位置する車両361の屋根に反射し、さらに料金所の屋根410に反射して、通信エリア外の後続車両362に到達する場合を示している。このとき、通信エリア内の先行車両361が非ＥＴＣ車であっても、後続車両362がＥＴＣ車であると、アンテナ31と後続車両362の車載機との間で交信が行われ、先行車両361をＥＴＣ車と誤認する。
【００１３】
また、図１６に示すように、アンテナ31から送信された電波は、アイランド34及び屋根410に反射して、併設レーンを走行する車両362に届く場合もある。
従来のＥＴＣシステムでは、通信領域に唯一の車両しか存在しない、との前提に立って課金処理を実行しているため、電波の反射によってその前提が崩れると、誤課金等が発生することになる。
【００１４】
本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、料金所の設置環境に関わらず、決められた通信領域に位置する車載機との路車間通信以外を排除することができるＥＴＣシステムを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、有料道路の料金所に設置された路側無線装置が、走行車両に搭載された車載機と路車間通信を実施して課金処理を実行するＥＴＣシステムにおいて、路車間通信を行う通信領域を指定通信領域として予め規定し、この指定通信領域の開始位置及び終了位置の少なくとも一方には車両検知器を設けず、車載機には、衛星情報を利用して現在位置を測定する測位機能を設け、この測位機能で測定された車載機の位置が指定通信領域の範囲内にある場合に、路車間通信を実施するように構成している。
本発明のＥＴＣシステムでは、車載機が指定通信領域内に位置することを確認して路車間通信が開始されるため、誤課金を防止することができる。また、指定通信領域の前後に設置する車両検知器の数を１または０にすることができ、車線スペースの確保が難しい料金所でも容易に導入することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態におけるＥＴＣシステムでは、車載機にＧＰＳ機能を搭載し、このＧＰＳ機能を用いて車載機の位置を特定する。そして、車載機がＥＴＣレーンの決められた通信領域に位置することを確認して、始めて路車間通信が開始される。
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態では、第１車両検知器S1及び第２車両検知器S2を設置しないＥＴＣシステムについて説明する。
このシステムのＥＴＣレーンは、図１の斜視図、及び図２の平面図に示すように、第１車両検知器S1及び第２車両検知器S2を有していない。その他の構成は従来のレーン（図１４）と変わりがない。
【００１８】
また、図２に示すように、路側アンテナ31が車載機と路車間通信を行うべき領域として、従来の第１車両検知器S1と第２車両検知器S2との間の区間（長さ４ｍ）に相当する領域（指定通信領域）312が設定されている。路側アンテナ31からは、この指定通信領域312をカバーするように電波が送信される。路側アンテナ31の電波の及ぶ範囲311は、指定通信領域312と一致する必要は無い。従って、路側アンテナ31に求められる指向特性は、従来に比べて広くてもよい。
【００１９】
車線制御装置35は、図３に示すように、指定通信領域312の位置情報（緯度、経度情報）を保持する路車間通信位置情報記憶部353を具備し、また、路側アンテナ31による路車間通信を制御する通信制御部351と、信号の変調や復調を行うＲＦ回路352とを備えている。なお、この明細書では、図３に示す構成を纏めて、「路側無線装置」と呼んでいる。
【００２０】
また、車載機は、図４に示すように、ＥＴＣカードが挿入されるＩＣカードインターフェース部41と、ＧＰＳ衛星からの受信情報を基に現在位置を検出するＧＰＳ回路46と、ユーザが操作するヒューマン・インタフェース（ＨＭＩ）部45と、車載アンテナ44を通じて行う路車間通信を制御する通信制御部42と、信号の変調や復調を行うＲＦ回路43と、車載機の動作を制御する車載機制御部40とを備えている。
【００２１】
なお、ＧＰＳ回路46による現在位置の検出では、ＧＰＳを用いるカーナビゲーションシステムや測位方法などで実用化されている次のような方式を利用することができる。
・単独測位方式：４個のＧＰＳ衛星から送られて来るコードを解析し、その時間差から衛星までの距離を求め、車載機の３次元の位置を特定する。
・Ｄ−ＧＰＳ方式（相対測位）：予め正確な位置が分かっている基準点でのＧＰＳ測位結果と基準点の本来の位置との誤差に基づいて、車載機のＧＰＳ測位結果を補正する。
・干渉測位方式：基準点及び車載機のそれぞれで、４個のＧＰＳ衛星から受信した電波の搬送波の数及び位相により衛星までの距離を求めて３次元の位置を特定し、基準点で求めた測位誤差に基づいて車載機のＧＰＳ測位結果を補正する。
【００２２】
これらの方式の中では、干渉測位方式が最も精度が高く（１０〜５０ｍｍ程度の誤差で位置測定が可能）、相対測位方式がそれに続く。この場合、基準点の位置と車載機との位置が近い程、誤差の発生状況が似てくるため、測定精度は向上する。また、マップマッチング技術を併用して測位精度を高めるようにしても良い。また、ＧＰＳ衛星からの電波が受信できない場所では、ジャイロセンサや車輪速センサなどの検出データを位置の測定に利用しても良い。
【００２３】
次に、このシステムの動作について説明する。
図５は、車載機の通信処理手順を示し、また、図６は、車線制御装置35の通信処理手順を示している。
車線制御装置35は、路車間通信位置情報記憶部353で保持している指定通信領域312の位置情報を含むポーリング信号を路側アンテナ31から常時送信する（ステップ１１）。
【００２４】
一方、車両に搭載された車載機の車載機制御部40は、ＧＰＳ回路46で現在位置を常時求めている。そして、路側アンテナ31からポーリング信号を受信すると（ステップ１）、そこに含まれる指定通信領域312の位置情報と車載機の現在位置とを比較し、車載機の現在位置が指定通信領域内であるか否かを判定する（ステップ２）。判定の結果、現在位置が指定通信領域内であるときは、受信電波による情報を有効な通信情報と判断し、路車間通信を開始する（ステップ３）。また、現在位置が指定通信領域の外であるときは、受信電波による情報を無効な通信情報と判断し、ステップ１に戻る。
【００２５】
車線制御装置35は、車載機から応答があると（ステップ１２で「有り」の場合）、路車間通信を開始する（ステップ１３）。車載機からの応答が無い場合は（ステップ１２で「なし」の場合）、ステップ１１に戻りポーリングを続ける。
車線制御装置35は、この路車間通信で通行料の決済を正常に行うことができた場合は、路側表示器32の表示を「停止」から「通過」に切り換え、発進制御機33の阻止棒を「開」にする。そして、第３車両検知器S3が車両の車尾を検知すると、路側表示器32の表示を「通過」から「停止」に切り換え、第４車両検知器S4が通過車両の車尾を検知すると、発進制御機33の阻止棒を「閉」の状態に戻す。
【００２６】
一方、このＥＴＣレーンに非ＥＴＣ車が進入し、路側アンテナ31の呼び掛けに応答せずに進んだ場合は、路側表示器32の表示が「停止」のままとなり、発進制御機33の阻止棒は「閉」の状態に保たれる。そのため、この車両は停止して別の手段（手動によるＩＣカードや現金など）で料金の支払いが行われる。係員は、料金徴収後、手動で発進制御機33の阻止棒を開き、車両の通り抜けを可能にする。第４車両検知器S4が通過車両の車尾を検知すると、発進制御機33の阻止棒は「閉」の状態に自動で戻る。
【００２７】
このとき、車線制御装置35は、通行料の決済（自動料金収受処理）が完了しない状態で第３車両検知器S3が車両を検知した場合には、第４車両検知器S4による車両の検知が済むまで、路側表示器32の「通過」への表示切り換えや、発進制御機33の阻止棒を「開」にする制御を凍結する。これは、非ＥＴＣ車が「閉」状態の阻止棒の前で停止しているときに、後続ＥＴＣ車が指定通信領域に進入し、このＥＴＣ車への自動料金収受処理の完了によって、阻止棒が開いてしまうことを防ぐためである。
【００２８】
このように、このＥＴＣシステムでは、指定通信領域の位置情報と車載機の現在位置とを比較して指定通信領域内の車載機を確認し、この車載機に対して、路車間通信で課金処理を実行しているため、指定通信領域外の車載機への誤課金を防止することができる。また、第１車両検知器S1及び第２車両検知器S2の設置が省略できる。また、路側アンテナの指向特性に対する要求が緩和され、路側アンテナの製造が容易になる。
【００２９】
なお、車線制御装置35の路車間通信位置情報記憶部353で保持する指定通信領域の位置情報（緯度、経度情報）は、ＥＴＣシステムのセンター装置から各料金所に配信し、路車間通信位置情報記憶部353に格納するようにしても良い。
また、図７に示すように、車線制御装置35にＧＰＳ回路354を設けて、車線制御装置35がＧＰＳ機能を用いて指定通信領域の位置情報を得るようにしても良い。車線制御装置35は、相対測位方式や干渉測位方式により、指定通信領域の位置を正確に特定することができる。また、指定通信領域の正確な位置が予め分かっている場合には、車線制御装置35は、単独測位方式で測位した測位結果と指定通信領域の本来の位置との誤差情報を車載機に知らせて、基準点としての機能を果たすことができる。この場合、車線制御装置35の位置と車載機との位置は、極めて近いため、車載機は、相対測位方式や干渉測位方式により、非常に高い精度で現在位置を測定することが可能になる。
【００３０】
また、車線制御装置35が、単独測位方式で測位した指定通信領域の位置情報をそのまま車載機向けに送信する場合には、この位置情報に、車載機が単独測位方式で測位した現在位置の情報と同程度の誤差が含まれるため、車載機の現在位置と路車間通信領域との比較において誤差が相殺され、相対測位方式を用いた場合と同程度の高い精度で、車載機の現在位置が指定通信領域に含まれるか否かを判定することが可能になる。
【００３１】
また、ここではＥＴＣ車載機にＧＰＳ機能を設ける場合について説明したが、図８に示すように、ＥＰＣ車載機の車載機制御部40が、同一車両に搭載されている、ＧＰＳアンテナ48を持つカーナビゲーション装置47から位置情報を貰い受けて、車載機の現在位置が路車間通信領域に含まれるか否かを判定するようにしても良い。カーナビゲーション装置47は、ＧＰＳによる位置測定とマップマッチングとを併用して、高い精度で現在位置を求めることができる。また、カーナビゲーション装置47では、車両の走行履歴や走行方向の情報を記憶しており、車載機制御部40は、これらの情報を活用して、車両が料金所の入口に接近しつつあるか否かを識別し、判定精度を高めることができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、車載機の現在位置が指定通信領域内であるか否かを車線制御装置の側で判定するＥＴＣシステムについて説明する。
車線制御装置や車載機、ＥＴＣレーンの構成については、第１の実施形態（図３、図４、図１、図２）と変わりが無い。
【００３３】
図９は、このシステムでの車線制御装置35の通信処理手順を示し、また、図１０は、車載機の通信処理手順を示している。
車線制御装置35は、路側アンテナ31から、車載機の位置情報の送信を呼びかけるポーリングを常時行い（ステップ２１）、車載機からの応答を待つ（ステップ２２）。一方、車両に搭載された車載機の車載機制御部40は、ＧＰＳ回路46で現在位置を常時求めており、路側アンテナ31から、位置情報の送信を呼びかけるポーリングを受信すると（ステップ３１）、ＧＰＳ回路46で求めた車載機の現在位置情報を送信する（ステップ３２）。
【００３４】
車線制御装置35は、車載機の現在位置情報を受信すると（ステップ２３）、路車間通信位置情報記憶部353で保持する指定通信領域の位置情報と車載機の現在位置とを比較し、車載機の現在位置が指定通信領域内であるか否かを判定する（ステップ２４）。判定の結果、現在位置が指定通信領域内であるときは、路車間通信を開始する（ステップ２５）。また、現在位置が指定通信領域の外であるときは、路車間通信の禁止を車載機に指示し、ステップ２１からの手順を繰り返す。
【００３５】
現在位置情報を送信した車載機は、車線制御装置35からの路車間通信開始の指示を待ち（ステップ３３）、路車間通信開始が指示されたときは、路車間通信を開始する（ステップ３４）。また、ステップ３３で路車間通信の禁止が指示されたときは、ステップ３１からの手順を繰り返す。
ＥＴＣレーンにおけるその余の動作は、第１の実施形態と同じである。
このように、このシステムでは、車載機の現在位置が指定通信領域内であるか否かの判定を車線制御装置35の側で行うので、第１の実施形態に比べて、車載機の負担が軽減される。
【００３６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態では、指定通信領域の終了位置に第２車両検知器S2を設置したＥＴＣシステムについて説明する。
このシステムのレーンには、図１１に示すように、長さ４メートル（Ｌ＝４ｍ）の指定通信領域312の終了位置に第２車両検知器S2が設置されており、また、路側アンテナ31からは、指定通信領域312をカバーするように電波が送信されている。このＥＴＣレーンの第２車両検知器S2より先には、従来のレーン（図１４）と同様に、車線制御装置35、第３車両検知器S3、路側表示器32、発進制御機33、及び第４車両検知器S4が配置される。
【００３７】
車線制御装置35及び車載機の構成は、第１の実施形態（図３、図４）と同様である。車線制御装置35は、常時ポーリングを行い、車線制御装置35とＥＴＣ車に搭載された車載機とは、第１の実施形態と同様の手順（図５、図６）で路車間通信の開始を決める。路車間通信を開始した車線制御装置35は、車載機から車種や車長などの車両情報と入口ゲート情報などを受信し、通行料の課金処理を実行する。
【００３８】
車線制御装置35は、第２車両検知器S2が車両の車頭を検知した時点で路車間通信を打ち切り、ポーリング信号の送信に切り換える。この路車間通信打ち切り時点までに自動料金収受処理が完了していれば、この車両に対して、路側表示器32の表示を「通過」に切り換え、発進制御機33の阻止棒を「開」にする。また、第２車両検知器S2が車両の車頭を検知するまで、路車間通信が開始されなかったり、路車間通信は開始されたが通行料金の決済を正常に行うことができなかったりした場合は、この車両に対して、路側表示器32に「停止」を表示し、発進制御機33の阻止棒を「閉」の状態にする。このとき、車線制御装置35は、従来のシステムと同様に、第２車両検知器S2を通過した車両のレーン上の位置を第３車両検知器S3及び第４車両検知器S4の検知結果に基づいて管理し、路側表示器32の表示や発進制御機33の阻止棒の状態を各車両の現在位置に応じて制御する。
【００３９】
このＥＴＣシステムでは、第１の実施形態と同様に、車載機が指定通信領域内に位置することを確認して路車間通信を開始するため、誤課金を防止することができる。また、第１車両検知器S1の設置が省略できる。
また、このシステムでは、第２車両検知器S2を配置しているため、自動料金収受処理の成否を、車両が第２車両検知器S2を通過した時点で判定することが可能になり、その車両に対する路側表示器32の表示や発進制御機33の阻止棒の状態制御等についての管理が容易になる。
【００４０】
なお、ここでは、路車間通信の開始に際し、車載機が指定通信領域に位置しているか否かの判定を、第１の実施形態と同様に、車載機の側で行う場合について説明したが、第２の実施形態と同様（図９、図１０）に、これを車線制御装置の側で行うようにしても良い。
【００４１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態では、指定通信領域の終了位置に第２車両検知器S2を設置し、第２車両検知器S2が車両を検知した時点で路車間通信が完了していないときに自動料金収受処理の成否判定時期を所定時間延長するＥＴＣシステムについて説明する。このＥＴＣシステムの構成自体は、第３の実施形態（図３、図４、図１１）と変わりがない。
【００４２】
ＥＴＣ車がロングノーズ車両であると、図１２に示すように、車両の先端からＥＴＣ車載機400の設置位置までの距離Ｌ₁は２ｍに及ぶ場合がある。こうした車両が第３の実施形態のＥＴＣレーンを通過する場合には、ＥＴＣ車載機400が実際に指定通信領域312を走行する距離Ｌp（=L−Ｌ₁）は極めて短くなり、そのため、車両の車頭が第２車両検知器S2で検知された時点では、路車間通信が終了していない状態がしばしば発生する。このシステムでは、そうしたときに車両の車頭から車載機までの距離Ｌ₁に応じて、自動料金収受処理の成否についての判定時期を延期する。そのため、このシステムでは、車載機に車両情報として、車両の全長（車長）と車頭から車載機までの距離Ｌ₁とをあらかじめ設定し、路車間通信の初期段階でこの車両情報を車線制御装置35に伝えることとする。
【００４３】
このシステムでは、第１の実施形態（図５、図６）または第２の実施形態（図９、図１０）で示す手順で路車間通信を開始する。車線制御装置35は、この路車間通信の初期段階で車載機から車両情報を取得する。
車線制御装置35は、第２車両検知器S2が車両の車頭を検知した時点で路車間通信が終了していない場合には、通常速度で距離Ｌ₁を走行するために必要な時間を延長時間（Ｔ₂）として算出する。Ｔ₂は次式（１）で算出される。
Ｔ₂ ＝Ｌ₁／ｖ₀ （１）
ここで、ｖ₀は、この料金所のＥＴＣレーンを走行する車両の標準走行速度（例えば５０ｋｍ／ｈ）であり、あらかじめ設定する。
【００４４】
車線制御装置35は、第２車両検知器S2が車両の車頭を検知した時点から計時を開始して、延長時間Ｔ₂が終了するまで判定時期を遅らせる。延長時間Ｔ₂の終了までの間に路車間通信が正常終了した場合は、自動料金収受処理が完了したことになる。また、延長時間Ｔ₂が終了しても路車間通信が終了しない場合には、この車両を異常ＥＴＣ車と判定し、この車両に対する自動料金収受処理を停止する。
【００４５】
また、指定通信領域312に進入した車両が非ＥＴＣ車である場合は、車両からの応答が無い。車線制御装置35は、第２車両検知器S2が車両の車頭を検知する時点までに車両からの応答がない場合は、この車両を非ＥＴＣ車と判定し、この車両に対して自動料金収受の処理を行わない。
このように、このＥＴＣシステムでは、車載機が指定通信領域内に位置することを確認して路車間通信を開始するため、誤課金を防止することができる。また、一つの車両検知器を用いて、ＥＴＣレーンに進入した車両に対する自動料金収受の成否を判定することができ、車両の形状がどのような場合でも、適正な判定が可能である。
【００４６】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態では、指定通信領域の開始位置に第１車両検知器S1を設置したＥＴＣシステムについて説明する。
このシステムのレーンには、図１３に示すように、第２車両検知器S2に代えて、指定通信領域312の開始位置に第１車両検知器S1が設置されている。その他の構成は第３の実施形態（図１１）と変わりが無い。
車線制御装置35及び車載機の構成は、第１の実施形態（図３、図４）と同様である。車線制御装置35は、第１車両検知器S1が車両を検知すると、路車間通信位置情報記憶部353で保持している指定通信領域312の位置情報を含むポーリング信号を路側アンテナ31から送信する。
【００４７】
一方、車両に搭載された車載機の車載機制御部40は、路側アンテナ31からポーリング信号を受信すると、そこに含まれる指定通信領域312の位置情報と車載機の現在位置とを比較し、車載機の現在位置が指定通信領域内であるか否かを判定する。判定の結果、現在位置が指定通信領域内であるときは、受信電波による情報を有効な通信情報と判断し、路車間通信を開始する。また、現在位置が指定通信領域の外であるときは、受信電波による情報を無効な通信情報と判断し、路車間通信は行わない。
【００４８】
路車間通信を開始した車線制御装置35は、車載機から車両情報や入口ゲート情報などを受信し、通行料の課金処理を実行する。
車線制御装置35は、第１車両検知器S1が車両の車尾を検知した時点、あるいは、第１車両検知器S1が車両の車頭を検知してから一定時間Tkが経過した時点、で路車間通信を打ち切り、それまでに自動料金収受処理が完了していれば、この車両に対して、路側表示器32の表示を「通過」に切り換え、発進制御機33の阻止棒を「開」にする。一定時間Tkは、例えば、次式（2）によって算出する。
Ｔ_k＝Ｌ／ｖ₀ （２）
ここで、Ｌは指定通信領域の距離（４m）であり、ｖ₀は、予め設定した、この料金所のＥＴＣレーンを走行する車両の標準走行速度（例えば５０ｋｍ／ｈ）である。
【００４９】
また、この路車間通信打ち切り時点までに、路車間通信が開始されなかったり、路車間通信は開始されたが通行料金の決済を正常に行うことができなかったりした場合は、この車両に対して、路側表示器32に「停止」を表示し、発進制御機33の阻止棒を「閉」の状態にする。このとき、車線制御装置35は、この車両のレーン上の位置を第３車両検知器S3及び第４車両検知器S4の検知結果に基づいて管理し、路側表示器32の表示や発進制御機33の阻止棒の状態を各車両の現在位置に応じて制御する。
【００５０】
このＥＴＣシステムでは、第１の実施形態と同様に、車載機が指定通信領域内に位置することを確認して路車間通信を開始するため、誤課金を防止することができる。また、第２車両検知器S2の設置が省略できる。また、路側アンテナ31からの電波の送信は、第１車両検知器S1での車両の検知を待って行えば良いため、電力消費が低減できる。
【００５１】
また、このシステムでは、第１車両検知器S1での車両検知を基準にして自動料金収受の成否判定時期を設定することができるため、車両に対する路側表示器32の表示や発進制御機33の阻止棒の状態制御等についての管理が容易になる。
なお、ここでは、路車間通信の開始に際し、車載機が指定通信領域に位置しているか否かの判定を、第１の実施形態と同様に、車載機の側で行う場合について説明したが、第２の実施形態と同様（図９、図１０）に、これを車線制御装置の側で行うようにしても良い。
【００５２】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態では、指定通信領域の開始位置に第１車両検知器S1を設置した第５の実施形態のシステムにおいて、路車間通信の打ち切り時点で路車間通信が完了していないときに自動料金収受処理の成否判定時期を延長する場合について説明する。このＥＴＣシステムの構成自体は、第５の実施形態（図３、図４、図１３）と変わりがない。
【００５３】
このシステムでは、第４の実施形態と同様に、車載機に車両情報として、車両の全長（車長）と車頭から車載機までの距離Ｌ₁とをあらかじめ設定する。また、第５の実施形態で示す手順で路車間通信を開始し、車線制御装置35は、この路車間通信の初期段階で車載機から車両情報を取得する。
車線制御装置35は、路車間通信の打ち切り時点として決めている第１車両検知器S1が車両の車尾を検知した時点、あるいは、第１車両検知器S1が車両の車頭を検知してから一定時間Tkが経過した時点で、路車間通信が未だ終了していない場合には、前記式（１）により算出した延長時間（Ｔ₂）が終了するまで判定時期を遅らせる。延長時間Ｔ₂の終了までの間に路車間通信が正常終了した場合は、自動料金収受処理が完了したことになる。また、延長時間Ｔ₂が終了しても路車間通信が終了しない場合には、この車両を異常ＥＴＣ車と判定し、この車両に対する自動料金収受処理を停止する。
【００５４】
また、第１車両検知器S1で検知された車両が非ＥＴＣ車である場合は、車両からの応答が無い。車線制御装置35は、路車間通信の打ち切り時点として決めている第１車両検知器S1が車両の車尾を検知した時点、あるいは、第１車両検知器S1が車両の車頭を検知してから一定時間Tkが経過した時点までに車両からの応答がない場合は、この車両を非ＥＴＣ車と判定し、この車両に対して自動料金収受の処理を行わない。
【００５５】
このように、このＥＴＣシステムでは、車載機が指定通信領域内に位置することを確認して路車間通信を開始するため、誤課金を防止することができる。また、第１車両検知器のみを用いてＥＴＣレーンに進入した車両に対する自動料金収受の成否時期を設定することができ、車両の形状がどのような場合でも、適正な判定が可能である。
【００５６】
なお、ここでは第１車両検知器S1が車両の車頭を検知した時点で、路側アンテナ31からの無線送信を開始しているが、第４の実施形態と同様に、路側アンテナ31から常時無線送信を行うようにしても良い。
また、第４及び第６の実施形態では、ＥＴＣ車の車頭から車載機までの距離Ｌ₁に応じた延長時間（Ｔ₂）を設定しているが、Ｌ₁を閾値と比較し、Ｌ₁が閾値より小さい場合にのみ、延長時間Ｔ₂を設定するようにしても良い。
また、本発明の各実施形態では、指定通信領域の前後に設置する車両検知器の数を１または０にする場合について示しているが、指定通信領域の前後に二つの車両検知器を設置した料金所においても、その車両検知器の一または二つが故障して使えないときに、本発明を適用することが可能である。
【００５７】
なお、この明細書で記述した指定通信領域を示す数値などは、本発明の原理を分かりやすく説明するために例として記述したものであり、数値や構成が異なっても同様の原理に基づくものは当然全て本発明の範囲に含まれるものである。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の自動料金収受システムでは、車載機が指定通信領域内に位置することを確認して路車間通信を開始するため、誤課金を防止することができる。また、指定通信領域の前後に設置する車両検知器の数を１または０にすることができ、車線スペースの確保が難しい料金所でも容易に導入することができる。また、既存の料金所のＥＴＣレーンに設置されている車両検知器の一部に故障が発生した場合でも、故障していない車両検知器を使用して自動料金収受を続けることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるＥＴＣレーンを示す斜視図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＥＴＣレーンを示す平面図
【図３】本発明の第１の実施形態における車線制御装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第１の実施形態における車載機の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第１の実施形態における車載機の通信手順を示すフロー図
【図６】本発明の第１の実施形態における車線制御装置側の通信手順を示すフロー図
【図７】本発明の第１の実施形態における車線制御装置の他の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第１の実施形態における車載機の他の構成を示すブロック図
【図９】本発明の第２の実施形態における車線制御装置側の通信手順を示すフロー図
【図１０】本発明の第２の実施形態における車載機の通信手順を示すフロー図
【図１１】本発明の第３の実施形態におけるＥＴＣシステムを示す側面図
【図１２】本発明の第４の実施形態におけるＥＴＣシステムを示す側面図
【図１３】本発明の第５の実施形態におけるＥＴＣシステムを示す側面図
【図１４】従来方式による料金所ゲートを示す斜視図
【図１５】従来方式による電波反射の同一車線への影響を示す図
【図１６】従来方式による電波反射の隣接車線への影響を示す図
【符号の説明】
S1 第１車両検知器
S2 第２車両検知器
S3 第３車両検知器
S4 第４車両検知器
31 路側アンテナ
32 路側表示器
33 発進制御機
34 アイランド
35 車線制御装置
36 車両
40 車載機制御部
41 ＩＣカードインターフェース部
42 通信制御部
43 ＲＦ回路
44 車載アンテナ
45 ＨＭＩ部
46 ＧＰＳ回路
47 カーナビゲーション装置
48 ＧＰＳアンテナ
311 通信エリア
312 指定通信領域
351 通信制御部
352 ＲＦ回路
353 路車間通信位置情報記憶部
354 ＧＰＳ回路
361 非ＥＴＣ車
362 ＥＴＣ車
400 車載機
410 屋根[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic toll collection system (Electronic Toll Collection: ETC) for toll roads, and in particular, enables accurate determination even when a sufficient installation space for a vehicle detector or the like cannot be secured.
[0002]
[Prior art]
In recent years, ETC systems have been introduced on toll roads at various locations, and vehicles that can use this system can pass through toll gates on toll roads non-stop. In order to use the ETC system, an ETC vehicle-mounted device must be attached to the vehicle, an ETC card must be inserted into the vehicle-mounted device, and the vehicle must pass through an ETC lane in which a toll gate communication antenna is installed. In the ETC in-vehicle device, information such as a vehicle type and a vehicle length of a vehicle to which the ETC vehicle is mounted is registered (setup) in advance. The ETC card is an ETC-dedicated IC card issued by a credit card company, in which the ID of the passed gate and a record of fee collection are written.
[0003]
Not only ETC vehicles equipped with ETC in-vehicle devices but also non-ETC vehicles without ETC in-vehicle devices may enter the gate of this ETC lane. Therefore, the gate identifies whether the approaching vehicle is an ETC vehicle or a non-ETC vehicle, and applies automatic fee collection processing only to ETC vehicles. In the ETC system, it is necessary to accurately identify this ETC vehicle / non-ETC vehicle, and the ETC system previously proposed by the present inventor in order to achieve this is described in Patent Document 1 below.
[0004]
FIG. 14 shows an ETC lane in a standard toll gate of the ETC system. This lane is provided with an antenna 31 used for wireless communication (road-to-vehicle communication) with an ETC on-vehicle device on the lane, and on the island 34, a first vehicle detector S1, which senses passage of a vehicle by blocking light, 2nd vehicle detector S2, 3rd vehicle detector S3, 4th vehicle detector S4, roadside indicator 32 which displays "passable" or "stop" for vehicle 36 passing through the lane, When the toll collection process is completed through communication, the starter 33 that opens the blocking bar and keeps the blocking bar closed when the toll collection process fails, and the roadside radio are built in. And a lane control device 35 that controls the operation of the ETC lane based on the results and the detection results of the vehicle detectors S1 to S4.
[0005]
The first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2 are installed with an interval of 4 m, and the directivity of the antenna 31 is between the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2. It is narrowed down so that only this section becomes the wireless communication area. Therefore, the length of the communication area is 4 m.
When the vehicle enters the ETC lane and the first vehicle detector S1 detects the vehicle, the detection information is transmitted to the lane control device 35, and the lane control device 35 starts wireless transmission via the antenna 31. When the second vehicle detector S2 detects the vehicle, the detection information is transmitted to the lane control device 12, and the lane control device 35 stops the wireless transmission.
[0006]
When the vehicle 36 entering the ETC lane is an ETC vehicle, an ETC in-vehicle device is installed on a dashboard in the vehicle. When the ETC in-vehicle device receives a radio signal from the antenna 31, the ETC on-vehicle device transmits information such as the vehicle type and the vehicle length, and ID information of the entrance gate written in the ETC card when passing through the entrance gate. This information is received by the antenna 31 and sent to the lane control device 35.
If the lane controller 35 can normally settle the toll through the road-to-vehicle communication with the vehicle-mounted device until the second vehicle detector S2 detects the vehicle, the lane control device 32 “Pass” is displayed on the display, and the blocking bar of the start controller 33 is set to “open”. When the third vehicle detector S3 detects the vehicle 36, the display content of the roadside indicator 32 is erased, and when the fourth vehicle detector S4 detects the stern of the vehicle, the blocking bar of the start controller 33 is set to “ Return to the closed state.
[0007]
On the other hand, when the vehicle that has entered the ETC lane is a non-ETC vehicle, no response is made even if a radio signal is transmitted from the antenna 31. The lane control device 35 identifies the approaching vehicle as a non-ETC vehicle if the approaching vehicle reaches the position of the second vehicle detector S2 and does not respond wirelessly until the wireless communication from the antenna 31 is terminated. If the approaching vehicle is a non-ETC vehicle, and even if it is an ETC vehicle, and it has not been charged properly by the time it reaches the position of the second vehicle detector S2, “stop” is displayed on the roadside indicator 32. Display, the blocking bar of the start controller 33 is kept “closed”, the vehicle is stopped, and charges are collected by another means (manual IC card, cash, etc.).
[0008]
Thus, in the conventional ETC system, on / off of the wireless communication of the antenna 31 is controlled based on the detection information of the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2, and the antenna 31 performs the wireless communication. When creating a situation where there is only one vehicle in the communication area.
If not only the target vehicle but also a part of the following vehicle enters the communication area of the antenna 10 that is performing wireless communication, even if there is a wireless response from the vehicle, whether the target vehicle has made a wireless response, Since it cannot be distinguished whether the ETC in-vehicle device mounted on the vehicle responds wirelessly, the determination of the ETC vehicle / non-ETC vehicle with respect to the target vehicle lacks accuracy.
[0009]
Therefore, in the conventional ETC system, the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector are controlled using the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2, and the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector are controlled. The directivity characteristics of the antenna 10 are set so that only the communication area with the S2 is in the communication area, thereby ensuring the accuracy of ETC car / non-ETC car identification.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-231645 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, particularly in urban areas, the lane space of the toll gate is narrow, and it is not possible to secure a place to install both the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2, or the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2. There are cases where the vehicle detector S2 cannot be arranged according to the prescribed dimensions.
On the other hand, vehicles using the ETC system include a long nose vehicle and a small vehicle, and the vehicle shape is diversified. In the ETC system, it is required to accurately perform automatic toll collection processing for any shape of ETC vehicle.
[0012]
Moreover, in the conventional ETC system, although the communication area is limited by increasing the directivity of the antenna 31, the radio wave is reflected and the vehicle-mounted device and the antenna 31 are located outside the determined communication area. There arises a problem that the communication is established. FIG. 15 shows a case where the radio wave transmitted from the roadside antenna 31 is reflected on the roof of the vehicle 361 located in the communication area and further reflected on the roof 410 of the toll gate and reaches the subsequent vehicle 362 outside the communication area. Show. At this time, even if the preceding vehicle 361 in the communication area is a non-ETC vehicle, if the subsequent vehicle 362 is an ETC vehicle, communication is performed between the antenna 31 and the vehicle-mounted device of the subsequent vehicle 362, and the preceding vehicle 361 Is mistaken for an ETC car.
[0013]
In addition, as shown in FIG. 16, the radio wave transmitted from the antenna 31 may be reflected by the island 34 and the roof 410 and reach the vehicle 362 traveling on the side lane.
In the conventional ETC system, the charging process is executed based on the assumption that there is only one vehicle in the communication area. If the assumption is lost due to the reflection of radio waves, an erroneous charge will occur. .
[0014]
The present invention solves such conventional problems, and an ETC system capable of eliminating other than road-to-vehicle communication with an in-vehicle device located in a predetermined communication area regardless of the installation environment of a toll booth. It is intended to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, a roadside wireless device installed at a toll gate on a toll road performs roadside-to-vehicle communication in an ETC system that performs roadside-to-vehicle communication with an in-vehicle device mounted on a traveling vehicle to execute charging processing. Positioning that predetermines the communication area as the designated communication area, does not provide a vehicle detector at at least one of the start position and end position of this designated communication area, and measures the current position using satellite information A function is provided so that road-to-vehicle communication is performed when the position of the vehicle-mounted device measured by the positioning function is within the range of the designated communication area.
In the ETC system of the present invention, road-to-vehicle communication is started after confirming that the in-vehicle device is located within the designated communication area, so that erroneous billing can be prevented. In addition, the number of vehicle detectors installed before and after the designated communication area can be set to 1 or 0, and can be easily introduced even at a toll gate where it is difficult to secure a lane space.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the ETC system according to the embodiment of the present invention, a GPS function is mounted on the in-vehicle device, and the position of the in-vehicle device is specified using this GPS function. The road-to-vehicle communication is started only after confirming that the in-vehicle device is located in the determined communication area of the ETC lane.
[0017]
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, an ETC system in which the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2 are not installed will be described.
The ETC lane of this system does not have the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2 as shown in the perspective view of FIG. 1 and the plan view of FIG. Other configurations are the same as the conventional lane (FIG. 14).
[0018]
Further, as shown in FIG. 2, a section (length 4 m) between the conventional first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2 as an area where the roadside antenna 31 should perform road-vehicle communication with the vehicle-mounted device. An area (designated communication area) 312 corresponding to is set. A radio wave is transmitted from the roadside antenna 31 so as to cover the designated communication area 312. The range 311 covered by the radio waves of the roadside antenna 31 does not have to coincide with the designated communication area 312. Therefore, the directivity required for the roadside antenna 31 may be wider than in the past.
[0019]
As shown in FIG. 3, the lane control device 35 includes a road-to-vehicle communication position information storage unit 353 that holds position information (latitude and longitude information) of the designated communication area 312, and road-to-vehicle communication by the roadside antenna 31. A communication control unit 351 for controlling the signal and an RF circuit 352 for modulating and demodulating the signal. In this specification, the configuration shown in FIG. 3 is collectively referred to as a “roadside wireless device”.
[0020]
Further, as shown in FIG. 4, the in-vehicle device includes an IC card interface unit 41 into which an ETC card is inserted, a GPS circuit 46 that detects a current position based on information received from a GPS satellite, and a human that is operated by a user. An interface (HMI) unit 45, a communication control unit 42 that controls road-to-vehicle communication performed through the vehicle-mounted antenna 44, an RF circuit 43 that modulates and demodulates signals, and a vehicle-mounted device control unit 40 that controls the operation of the vehicle-mounted device And.
[0021]
In the detection of the current position by the GPS circuit 46, the following method that is put into practical use in a car navigation system using GPS or a positioning method can be used.
Independent positioning method: Analyzes codes sent from four GPS satellites, determines the distance to the satellite from the time difference, and specifies the three-dimensional position of the in-vehicle device.
D-GPS method (relative positioning): The GPS positioning result of the vehicle-mounted device is corrected based on the error between the GPS positioning result at the reference point whose accurate position is known in advance and the original position of the reference point.
Interferometric positioning method: The distance to the satellite is determined by the number and phase of radio wave carriers received from four GPS satellites at each reference point and in-vehicle device, the three-dimensional position is determined, and the reference point is obtained. The GPS positioning result of the in-vehicle device is corrected based on the positioning error.
[0022]
Among these methods, the interference positioning method has the highest accuracy (position measurement is possible with an error of about 10 to 50 mm), followed by the relative positioning method. In this case, the closer the position of the reference point is to the position of the vehicle-mounted device, the more similar the error generation situation, so that the measurement accuracy is improved. Moreover, you may make it improve a positioning precision using a map matching technique together. Further, in a place where radio waves from GPS satellites cannot be received, detection data such as a gyro sensor or a wheel speed sensor may be used for position measurement.
[0023]
Next, the operation of this system will be described.
FIG. 5 shows the communication processing procedure of the in-vehicle device, and FIG. 6 shows the communication processing procedure of the lane control device 35.
The lane control device 35 constantly transmits a polling signal including the position information of the designated communication area 312 held in the road-to-vehicle communication position information storage unit 353 from the roadside antenna 31 (step 11).
[0024]
On the other hand, the in-vehicle device control unit 40 of the in-vehicle device mounted on the vehicle always obtains the current position by the GPS circuit 46. When a polling signal is received from the roadside antenna 31 (step 1), the position information of the designated communication area 312 included therein is compared with the current position of the in-vehicle device, and the current position of the in-vehicle device is within the designated communication region. (Step 2). As a result of the determination, if the current position is within the designated communication area, the information by the received radio wave is determined as valid communication information, and road-to-vehicle communication is started (step 3). If the current position is outside the designated communication area, the information by the received radio wave is determined as invalid communication information, and the process returns to step 1.
[0025]
When there is a response from the vehicle-mounted device (in the case of “Yes” in Step 12), the lane control device 35 starts road-to-vehicle communication (Step 13). If there is no response from the in-vehicle device (in the case of “None” in step 12), the process returns to step 11 to continue polling.
The lane controller 35 switches the display on the roadside indicator 32 from “stop” to “pass” when the toll can be normally settled by this road-to-vehicle communication, and Set to “open”. When the third vehicle detector S3 detects the stern of the vehicle, the display of the roadside indicator 32 is switched from “pass” to “stop”, and when the fourth vehicle detector S4 detects the stern of the passing vehicle, The blocking bar of the start controller 33 is returned to the “closed” state.
[0026]
On the other hand, when a non-ETC vehicle enters this ETC lane and proceeds without responding to the call from the roadside antenna 31, the indication on the roadside indicator 32 remains “stopped”, and the blocking bar of the start controller 33 is It is kept in the “closed” state. Therefore, the vehicle is stopped and the fee is paid by another means (manual IC card, cash, etc.). After collecting the toll, the clerk manually opens the blocking bar of the start controller 33 to allow the vehicle to pass through. When the fourth vehicle detector S4 detects the stern of the passing vehicle, the blocking rod of the start controller 33 automatically returns to the “closed” state.
[0027]
At this time, if the third vehicle detector S3 detects the vehicle in a state where the toll payment (automatic toll collection process) is not completed, the lane control device 35 detects the vehicle by the fourth vehicle detector S4. Until this is done, the display switching to “pass” of the roadside indicator 32 and the control to open the blocking bar of the start controller 33 are frozen. This is because when a non-ETC vehicle is stopped in front of a blocking bar in the “closed” state, a subsequent ETC vehicle enters the designated communication area, and the automatic toll collection process for this ETC vehicle is completed. This is to prevent the from opening.
[0028]
As described above, in this ETC system, the position information of the designated communication area is compared with the current position of the in-vehicle device to check the in-vehicle device in the designated communication region, and the in-vehicle device is charged by road-to-vehicle communication. Is executed, it is possible to prevent erroneous charging of the vehicle-mounted device outside the designated communication area. Further, the installation of the first vehicle detector S1 and the second vehicle detector S2 can be omitted. Moreover, the demand for the directivity characteristics of the roadside antenna is eased, and the manufacture of the roadside antenna becomes easy.
[0029]
In addition, the position information (latitude and longitude information) of the designated communication area held in the road-to-vehicle communication position information storage unit 353 of the lane control device 35 is distributed from the center device of the ETC system to each tollgate, and road-to-vehicle communication position information The data may be stored in the storage unit 353.
Further, as shown in FIG. 7, a GPS circuit 354 may be provided in the lane control device 35 so that the lane control device 35 obtains position information of the designated communication area using the GPS function. The lane control device 35 can accurately specify the position of the designated communication area by the relative positioning method or the interference positioning method. If the exact position of the designated communication area is known in advance, the lane controller 35 informs the vehicle-mounted device of error information between the positioning result obtained by the single positioning method and the original position of the designated communication area. Can serve as a reference point. In this case, since the position of the lane control device 35 and the position of the vehicle-mounted device are extremely close, the vehicle-mounted device can measure the current position with very high accuracy by the relative positioning method or the interference positioning method.
[0030]
In addition, when the lane control device 35 transmits the position information of the designated communication area measured by the single positioning method as it is to the in-vehicle device, information on the current position that the in-vehicle device has positioned by the single positioning method is included in this position information. Therefore, the error is offset in the comparison between the current position of the in-vehicle device and the road-to-vehicle communication area, and the current position of the in-vehicle device is calculated with the same high accuracy as when using the relative positioning method. It is possible to determine whether or not it is included in the designated communication area.
[0031]
Further, here, the case where the GPS function is provided in the ETC in-vehicle device has been described. However, as shown in FIG. 8, the in-vehicle device control unit 40 of the EPC in-vehicle device is a car having a GPS antenna 48 mounted on the same vehicle. The position information may be received from the navigation device 47 to determine whether or not the current position of the in-vehicle device is included in the road-to-vehicle communication area. The car navigation device 47 can obtain the current position with high accuracy by using both GPS position measurement and map matching. In addition, the car navigation device 47 stores information on the travel history and travel direction of the vehicle, and the in-vehicle device control unit 40 utilizes these information to check whether the vehicle is approaching the entrance of the toll gate. It is possible to identify whether or not to improve the determination accuracy.
[0032]
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, an ETC system that determines whether or not the current position of the vehicle-mounted device is within the designated communication area on the side of the lane control device will be described.
The configurations of the lane control device, the in-vehicle device, and the ETC lane are the same as those in the first embodiment (FIGS. 3, 4, 1, and 2).
[0033]
FIG. 9 shows the communication processing procedure of the lane control device 35 in this system, and FIG. 10 shows the communication processing procedure of the in-vehicle device.
The lane control device 35 always performs polling calling for transmission of the position information of the in-vehicle device from the roadside antenna 31 (step 21) and waits for a response from the in-vehicle device (step 22). On the other hand, the vehicle-mounted device control unit 40 of the vehicle-mounted device mounted on the vehicle always obtains the current position by the GPS circuit 46, and receives a polling call for transmission of position information from the roadside antenna 31 (step 31). The current position information of the vehicle-mounted device obtained by the circuit 46 is transmitted (step 32).
[0034]
When the lane control device 35 receives the current position information of the in-vehicle device (step 23), the lane control device 35 compares the position information of the designated communication area held in the road-to-vehicle communication position information storage unit 353 with the current position of the in-vehicle device. It is determined whether or not the current position is within the designated communication area (step 24). If the current position is within the designated communication area as a result of the determination, road-to-vehicle communication is started (step 25). In addition, when the current position is outside the designated communication area, the in-vehicle device is instructed to prohibit road-to-vehicle communication, and the procedure from step 21 is repeated.
[0035]
The in-vehicle device that has transmitted the current position information waits for an instruction to start road-to-vehicle communication from the lane control device 35 (step 33), and starts road-to-vehicle communication when instructed to start road-to-vehicle communication (step 34). . When the prohibition of road-to-vehicle communication is instructed in step 33, the procedure from step 31 is repeated.
The other operations in the ETC lane are the same as those in the first embodiment.
As described above, in this system, since it is determined on the side of the lane control device 35 whether or not the current position of the in-vehicle device is within the designated communication area, the burden on the in-vehicle device is smaller than that in the first embodiment. It is reduced.
[0036]
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, an ETC system in which the second vehicle detector S2 is installed at the end position of the designated communication area will be described.
In the lane of this system, as shown in FIG. 11, the second vehicle detector S2 is installed at the end position of the designated communication area 312 having a length of 4 meters (L = 4 m). The radio wave is transmitted so as to cover the designated communication area 312. Prior to the second vehicle detector S2 in this ETC lane, as in the conventional lane (FIG. 14), a lane control device 35, a third vehicle detector S3, a roadside indicator 32, a start controller 33, and a second Four vehicle detectors S4 are arranged.
[0037]
The configurations of the lane control device 35 and the in-vehicle device are the same as those in the first embodiment (FIGS. 3 and 4). The lane control device 35 constantly polls, and the lane control device 35 and the in-vehicle device mounted on the ETC vehicle start the road-to-vehicle communication in the same procedure (FIGS. 5 and 6) as in the first embodiment. Decide. The lane control device 35 that has started the road-to-vehicle communication receives vehicle information such as the vehicle type and the vehicle length, the entrance gate information, and the like from the in-vehicle device, and executes toll billing processing.
[0038]
The lane control device 35 stops road-to-vehicle communication when the second vehicle detector S2 detects the vehicle head and switches to transmission of a polling signal. If the automatic toll collection process has been completed by the time when this road-to-vehicle communication is terminated, the display on the roadside indicator 32 is switched to “pass” for this vehicle, and the blocking bar of the start controller 33 is set to “open”. To do. Also, if the road-to-vehicle communication is not started until the second vehicle detector S2 detects the head of the vehicle, or the road-to-vehicle communication has started but the toll payment cannot be made normally For this vehicle, “stop” is displayed on the roadside indicator 32, and the blocking bar of the start controller 33 is set to the “closed” state. At this time, as in the conventional system, the lane control device 35 determines the position on the lane of the vehicle that has passed the second vehicle detector S2 based on the detection results of the third vehicle detector S3 and the fourth vehicle detector S4. And control the display of the roadside indicator 32 and the state of the blocking bar of the start controller 33 according to the current position of each vehicle.
[0039]
In this ETC system, similarly to the first embodiment, it is confirmed that the in-vehicle device is located in the designated communication area and the road-to-vehicle communication is started, so that erroneous billing can be prevented. Further, the installation of the first vehicle detector S1 can be omitted.
Further, in this system, since the second vehicle detector S2 is arranged, it is possible to determine the success or failure of the automatic toll collection process when the vehicle passes through the second vehicle detector S2. It becomes easy to manage the display of the roadside indicator 32 and the state control of the blocking bar of the start controller 33.
[0040]
Note that, here, the case where the determination as to whether or not the in-vehicle device is located in the designated communication area at the start of the road-to-vehicle communication is performed on the in-vehicle device side as in the first embodiment, As in the second embodiment (FIGS. 9 and 10), this may be performed on the lane control side.
[0041]
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment of the present invention, when the second vehicle detector S2 is installed at the end position of the designated communication area and the road-to-vehicle communication is not completed when the second vehicle detector S2 detects the vehicle. A description will be given of an ETC system for extending the automatic fee collection processing success / failure determination timing by a predetermined time. The configuration itself of this ETC system is the same as that of the third embodiment (FIGS. 3, 4, and 11).
[0042]
If the ETC vehicle is a long nose vehicle, as shown in FIG. 12, the distance L from the front end of the vehicle to the installation position of the ETC in-vehicle device 400 ₁ May extend to 2m. When such a vehicle passes through the ETC lane of the third embodiment, the distance Lp (= L−L) that the ETC in-vehicle device 400 actually travels in the designated communication area 312. ₁ ) Becomes extremely short, and therefore, when the head of the vehicle is detected by the second vehicle detector S2, a state in which road-to-vehicle communication is not completed often occurs. In this system, the distance L from the vehicle head to the in-vehicle device is ₁ Accordingly, the determination time for the success or failure of the automatic fee collection process is postponed. Therefore, in this system, as the vehicle information in the in-vehicle device, the total length (vehicle length) of the vehicle and the distance L from the vehicle head to the in-vehicle device. ₁ Are set in advance, and this vehicle information is transmitted to the lane control device 35 in the initial stage of road-to-vehicle communication.
[0043]
In this system, road-to-vehicle communication is started according to the procedure shown in the first embodiment (FIGS. 5 and 6) or the second embodiment (FIGS. 9 and 10). The lane control device 35 acquires vehicle information from the in-vehicle device at the initial stage of this road-to-vehicle communication.
When the second vehicle detector S2 detects the head of the vehicle, the lane control device 35 determines the distance L at the normal speed when the road-to-vehicle communication has not ended. ₁ The time required to travel on the extended time (T ₂ ). T ₂ Is calculated by the following equation (1).
T ₂ = L ₁ / V ₀ (1)
Where v ₀ Is a standard traveling speed (for example, 50 km / h) of a vehicle traveling on the ETC lane of the toll gate, and is set in advance.
[0044]
The lane control device 35 starts timing from the time when the second vehicle detector S2 detects the vehicle head, and extends the time T ₂ The judgment time is delayed until is finished. Extended time T ₂ If the road-to-vehicle communication ends normally before the end of the automatic toll collection, the automatic toll collection process is complete. The extended time T ₂ If the road-to-vehicle communication does not end even after ending, the vehicle is determined to be an abnormal ETC vehicle, and the automatic toll collection process for this vehicle is stopped.
[0045]
In addition, when the vehicle that has entered the designated communication area 312 is a non-ETC vehicle, there is no response from the vehicle. If there is no response from the vehicle by the time when the second vehicle detector S2 detects the head of the vehicle, the lane control device 35 determines that the vehicle is a non-ETC vehicle and collects automatic fare for this vehicle. Do not process.
In this way, in this ETC system, it is confirmed that the in-vehicle device is located within the designated communication area and the road-to-vehicle communication is started, so that erroneous billing can be prevented. Moreover, the success / failure of automatic toll collection for a vehicle that has entered the ETC lane can be determined using one vehicle detector, and appropriate determination is possible regardless of the shape of the vehicle.
[0046]
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment of the present invention, an ETC system in which the first vehicle detector S1 is installed at the start position of the designated communication area will be described.
In the lane of this system, as shown in FIG. 13, instead of the second vehicle detector S2, the first vehicle detector S1 is installed at the start position of the designated communication area 312. Other configurations are the same as those of the third embodiment (FIG. 11).
The configurations of the lane control device 35 and the in-vehicle device are the same as those in the first embodiment (FIGS. 3 and 4). When the first vehicle detector S1 detects the vehicle, the lane control device 35 transmits a polling signal including the position information of the designated communication area 312 held in the road-to-vehicle communication position information storage unit 353 from the roadside antenna 31.
[0047]
On the other hand, when the vehicle-mounted device control unit 40 of the vehicle-mounted device mounted on the vehicle receives the polling signal from the roadside antenna 31, the vehicle-mounted device control unit 40 compares the position information of the designated communication area 312 included therein with the current position of the vehicle-mounted device, and It is determined whether the current position of the machine is within the designated communication area. As a result of the determination, when the current position is within the designated communication area, the information by the received radio wave is determined as valid communication information, and road-to-vehicle communication is started. When the current position is outside the designated communication area, the information by the received radio wave is determined as invalid communication information, and road-to-vehicle communication is not performed.
[0048]
The lane control device 35 that has started road-to-vehicle communication receives vehicle information, entrance gate information, and the like from the in-vehicle device, and executes a toll fee charging process.
The lane control device 35 detects when the first vehicle detector S1 detects the stern of the vehicle or when a certain time Tk has elapsed after the first vehicle detector S1 detects the vehicle head. If the communication is terminated and automatic toll collection is completed by then, the display on the roadside indicator 32 is switched to “pass” for this vehicle, and the blocking bar of the start controller 33 is set to “open”. . The fixed time Tk is calculated by the following equation (2), for example.
T _k = L / v ₀ (2)
Here, L is the distance (4 m) of the designated communication area, and v ₀ Is a preset standard traveling speed (for example, 50 km / h) of a vehicle traveling on the ETC lane of this toll gate.
[0049]
If the road-to-vehicle communication is not started or the road-to-vehicle communication has been started but the toll has not been successfully settled by the time the road-to-vehicle communication is terminated, Then, “stop” is displayed on the roadside indicator 32, and the blocking bar of the start controller 33 is set to the “closed” state. At this time, the lane control device 35 manages the position of the vehicle on the lane based on the detection results of the third vehicle detector S3 and the fourth vehicle detector S4, and displays the display on the roadside indicator 32 or the start controller 33. The state of the blocking bar is controlled according to the current position of each vehicle.
[0050]
In this ETC system, similarly to the first embodiment, it is confirmed that the in-vehicle device is located in the designated communication area and the road-to-vehicle communication is started, so that erroneous billing can be prevented. Further, the installation of the second vehicle detector S2 can be omitted. Moreover, since the transmission of the radio wave from the roadside antenna 31 may be performed after the vehicle is detected by the first vehicle detector S1, power consumption can be reduced.
[0051]
Further, in this system, since the automatic toll collection success / failure determination timing can be set based on the vehicle detection by the first vehicle detector S1, the display of the roadside indicator 32 for the vehicle and the inhibition of the start controller 33 are prevented. Management of rod state control and the like becomes easy.
Note that, here, the case where the determination as to whether or not the in-vehicle device is located in the designated communication area at the start of the road-to-vehicle communication is performed on the in-vehicle device side as in the first embodiment, As in the second embodiment (FIGS. 9 and 10), this may be performed on the lane control side.
[0052]
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment of the present invention, in the system of the fifth embodiment in which the first vehicle detector S1 is installed at the start position of the designated communication area, the road-to-vehicle communication is not completed when the road-to-vehicle communication is terminated. A case where the success / failure determination timing of the automatic fee collection process is extended sometimes will be described. The configuration itself of this ETC system is the same as that of the fifth embodiment (FIGS. 3, 4, and 13).
[0053]
In this system, as in the fourth embodiment, as the vehicle information in the in-vehicle device, the total length (vehicle length) of the vehicle and the distance L from the vehicle head to the in-vehicle device. ₁ And are set in advance. Further, road-to-vehicle communication is started in the procedure shown in the fifth embodiment, and the lane control device 35 acquires vehicle information from the in-vehicle device at the initial stage of this road-to-vehicle communication.
The lane control device 35 is fixed when the first vehicle detector S1 that is determined as the time when the road-to-vehicle communication is terminated or when the first vehicle detector S1 detects the head of the vehicle. If the road-to-vehicle communication has not yet ended when the time Tk has elapsed, the extension time (T ₂ The judgment time is delayed until) ends. Extended time T ₂ If the road-to-vehicle communication ends normally before the end of the automatic toll collection, the automatic toll collection process is complete. The extended time T ₂ If the road-to-vehicle communication does not end even after ending, the vehicle is determined to be an abnormal ETC vehicle, and the automatic toll collection process for this vehicle is stopped.
[0054]
Further, when the vehicle detected by the first vehicle detector S1 is a non-ETC vehicle, there is no response from the vehicle. The lane control device 35 is fixed when the first vehicle detector S1 that is determined as the time when the road-to-vehicle communication is terminated or when the first vehicle detector S1 detects the head of the vehicle. If there is no response from the vehicle before the time Tk has elapsed, this vehicle is determined to be a non-ETC vehicle, and automatic toll collection processing is not performed on this vehicle.
[0055]
In this way, in this ETC system, it is confirmed that the in-vehicle device is located within the designated communication area and the road-to-vehicle communication is started, so that erroneous billing can be prevented. Moreover, the success / failure timing of automatic toll collection for a vehicle that has entered the ETC lane can be set using only the first vehicle detector, and appropriate determination is possible regardless of the shape of the vehicle.
[0056]
Here, when the first vehicle detector S1 detects the head of the vehicle, the wireless transmission from the roadside antenna 31 is started. However, as in the fourth embodiment, the wireless transmission is always performed from the roadside antenna 31. May be performed.
In the fourth and sixth embodiments, the distance L from the head of the ETC vehicle to the in-vehicle device. ₁ Extension time according to (T ₂ ) Is set, but L ₁ Is compared with the threshold, and L ₁ The extension time T only if is less than the threshold ₂ May be set.
Moreover, although each embodiment of the present invention shows the case where the number of vehicle detectors installed before and after the designated communication area is 1 or 0, two vehicle detectors are installed before and after the designated communication area. Even at a toll gate, the present invention can be applied when one or two of the vehicle detectors fail and cannot be used.
[0057]
It should be noted that the numerical values indicating the designated communication area described in this specification are described as examples for easy understanding of the principle of the present invention. Of course, all are included in the scope of the present invention.
[0058]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the automatic toll collection system of the present invention, road-to-vehicle communication is started after confirming that the in-vehicle device is located within the designated communication area, so that erroneous charges can be prevented. In addition, the number of vehicle detectors installed before and after the designated communication area can be set to 1 or 0, and can be easily introduced even at a toll gate where it is difficult to secure a lane space. Further, even when a failure occurs in a part of the vehicle detectors installed in the ETC lane of the existing toll booth, it is possible to continue to collect automatic tolls using the vehicle detectors that have not failed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an ETC lane according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an ETC lane according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a lane control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the in-vehicle device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a communication procedure of the in-vehicle device in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a communication procedure on the lane control device side in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing another configuration of the lane control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing another configuration of the in-vehicle device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a communication procedure on the lane control device side in the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a communication procedure of the in-vehicle device in the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a side view showing an ETC system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side view showing an ETC system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a side view showing an ETC system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view showing a toll gate according to a conventional method.
FIG. 15 is a diagram showing the influence of radio wave reflection on the same lane by the conventional method.
FIG. 16 is a diagram showing the influence of radio wave reflection on the adjacent lane according to the conventional method.
[Explanation of symbols]
S1 First vehicle detector
S2 Second vehicle detector
S3 Third vehicle detector
S4 4th vehicle detector
31 Roadside antenna
32 Roadside indicator
33 Start controller
34 Island
35 Lane control device
36 vehicles
40 On-board unit controller
41 IC card interface
42 Communication control unit
43 RF circuit
44 Car antenna
45 HMI Department
46 GPS circuit
47 Car navigation system
48 GPS antenna
311 Communication area
312 Designated communication area
351 Communication control unit
352 RF circuit
353 Road-to-vehicle communication location information storage
354 GPS circuit
361 Non-ETC car
362 ETC cars
400 On-board machine
410 roof

Claims

In an automatic toll collection system in which a roadside wireless device installed at a toll gate on a toll road performs charging processing by carrying out road-to-vehicle communication with an in-vehicle device mounted on a traveling vehicle,
A communication area for performing the road-to-vehicle communication is defined in advance as a designated communication area, and the first vehicle detector is installed only at the start position among the start position and the end position of the designated communication area ,
The vehicle device, when provided with a positioning function for measuring the current position using satellite information, the measured position of the vehicle device by the positioning function is within the range of the designated communication area, the road-to-vehicle Communication is carried out ,
The roadside wireless device determines success or failure of automatic toll collection for the vehicle on the basis of the time when the first vehicle detector detects the stern of the vehicle, and the first vehicle detector detects the stern of the vehicle. When the road-to-vehicle communication is continued at the time when the vehicle is detected, an extension time is set according to the distance from the vehicle head to the mounting position of the in-vehicle device, and the success / failure determination of automatic fee collection for the vehicle An automatic toll collection system that extends until the extended time elapses at the maximum .

In an automatic toll collection system in which a roadside wireless device installed at a toll gate on a toll road performs charging processing by carrying out road-to-vehicle communication with an in-vehicle device mounted on a traveling vehicle,
A communication area for performing the road-to-vehicle communication is defined in advance as a designated communication area, and a second vehicle detector is installed only at an end position among a start position and an end position of the designated communication area,
The in-vehicle device has a positioning function for measuring the current position using satellite information, and the position of the in-vehicle device measured by the positioning function is within the range of the designated communication area. Communication is carried out,
The roadside wireless device determines success or failure of automatic toll collection for the vehicle based on the time when the second vehicle detector detects the vehicle head, and the second vehicle detector detects the vehicle head. When the road-to-vehicle communication is continued at the time, the extension time according to the distance from the vehicle head to the mounting position of the in-vehicle device is set, and the success / failure determination of automatic toll collection for the vehicle is set to the maximum The automatic fee collection system is characterized in that it is extended until the extended time elapses .

In an automatic toll collection system in which a roadside wireless device installed at a toll gate on a toll road performs charging processing by carrying out road-to-vehicle communication with an in-vehicle device mounted on a traveling vehicle,
A communication area for performing the road-to-vehicle communication is defined in advance as a designated communication area, and the first vehicle detector is installed only at the start position among the start position and the end position of the designated communication area,
The in-vehicle device has a positioning function for measuring the current position using satellite information, and the position of the in-vehicle device measured by the positioning function is within the range of the designated communication area. Communication is carried out,
The roadside apparatus determines whether or not automatic toll collection for the vehicle has succeeded based on when a certain time has elapsed since the first vehicle detector detected the vehicle head, and the certain time has elapsed. When the road-to-vehicle communication continues at that time, an extension time is set according to the distance from the vehicle head to the mounting position of the vehicle-mounted device, and the automatic toll collection success / failure determination for the vehicle An automatic fee collection system characterized in that the system extends until the extended time elapses .