JP2000011291A - 車両用通信路上機及び料金収受システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信領域を通過する車両と通信できた車載機
との対応関係を確実に関連付けるようにする。 【解決手段】 通信ユニット１３は通信領域Ｓを通過す
る車両に搭載された車載機と通信することにより通行料
金徴収のためのデータ及び車種情報を取得する。通信ユ
ニット１３は、レーザ光を縦検出領域Ｘ、横検出領域Ｙ
に交互に走査し、反射光が戻ってくるまでの時間に基づ
いて車両の種別及びフロントガラス位置（車載機搭載位
置）を判定する機能を備えている。この場合、検出領域
Ｘ，Ｙは、通信領域Ｓに三次元的に略一致するように設
定されており、フロントガラス位置を検出したタイミン
グと車載機と通信できるタイミングとは略一致すること
から、両者のタイミングに基づいて車両と車載機との対
応関係を関連付けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の通信領域を
通過する車両に搭載された車載機と通信する通信手段を
備え、この通信手段の通信結果に基づいて車両に搭載さ
れた車載機を特定する車両用通信路上機及びこのような
車両用通信路上機を利用した料金収受システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、有料道路の自動料金収受システム
が実現されつつある。この自動料金収受システムは、有
料道路を走行する車両に車載機を搭載し、車両が料金所
を通過する際に車載機から識別番号を読取り、その識別
番号に基づいて車載機の所有者を特定して、予め設けら
れた口座から通行料金を収受するというものである。こ
の場合、車載機を搭載していない不正車両が通過するこ
とが想定されることから、通信領域を通過する車両をビ
デオカメラで撮影し、通信領域を車両が通過するにもか
かわらず通信手段が車載機と通信できなかったときは不
正車両であると判断し、ビデオカメラの撮影映像に基づ
いて不正車両の証拠とする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図２３はこの種の自動
料金収受システムの一例を示している。この図２３にお
いて、料金所に設けられた１つのレーンに対応してレー
ンコントローラ１が設けられており、このレーンコント
ローラ１に対応してアンテナコントローラ２、車両検知
機３、車種判別機４、ビデオカメラ５等が設けられてい
る。この場合、車両検知機３で車両を検知したときはビ
デオカメラ５で車両を撮影すると共にアンテナコントロ
ーラ２を駆動することによりアンテナ６を通じて車載機
と通信する。そして、アンテナコントローラ２は、車載
機のデータを取得したときはそのデータをレーンコント
ローラ１を通じて料金所コンピュータ７に出力する。ま
た、車種判別機４は、車載機が正規の車両に搭載されて
いるかを判定するためのもので、アンテナの通信領域を
通過する車両の種別（小型乗用車、大型乗用車、バス、
大型貨物車等）を判定し、レーンコントローラ１を通じ
て料金所コンピュータ７に出力する。

【０００４】料金所コンピュータ７は、レーンコントロ
ーラ１から取得したデータに基づいて車載機の所有者を
特定して通行料金を課金すると共に、車種判別機４が特
定した車種と車載機から取得した車種情報が一致しなか
ったときは不正車両であると判断し、ビデオカメラ５に
よる撮影画像を保存して不正車両の証拠とする。

【０００５】ところで、図２３に示すものでは、アンテ
ナコントローラ２、車両検知機３、車種判別機４は独立
した機器で構成されているので、各機器の相互の位置関
係に基づいて通信領域を通過する車両と車載機との対応
関係を関連付けための設定が複雑である。このため、通
信領域を車両が１台ずつ通過する場合は支障を生じるこ
とはないものの、通信領域に例えば２台の車両が位置
し、一方の車両に車載機が搭載され、他方の車両に車載
機が搭載されていない場合は、どちらの車両に車載機が
搭載されているかを特定することは困難であった。この
ような場合は、ビデオカメラ５による撮影画像に基づい
て判断するしかなく、極めて面倒であると共に信頼性が
低かった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、通信領域を通過する車両と車載機との
対応関係を確実に関連付けることができる車両用通信路
上器及び料金収受システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、通信手段の通信領域に車両が進入すると、車載機位
置判定手段は、車両に搭載されている車載機位置を判定
する。また、通信手段は、車両に搭載された車載機が通
信領域に進入したところで通信する。

【０００８】ここで、車両に車載機が搭載されている場
合は、車載機位置判定手段が判定した車載機位置に搭載
された車載機と通信手段が通信可能となるタイミング
と、通信手段が車載機と実際に通信したタイミングとは
略一致するはずであるので、そのことに基づいて車載機
特定手段は車両と車載機との対応関係を確実に関連付け
ることができる。

【０００９】請求項２の発明によれば、車両に車載機が
搭載されている場合は、車載機位置判定手段が判定した
車載機位置に搭載された車載機と通信手段が通信可能と
なるタイミングと、通信手段が車載機と実際に通信した
タイミングとは略一致しており、その時間差は所定時間
内に収まるはずであるので、車載機位置判定手段が車載
機位置を検出したタイミングと通信手段が車載機と実際
に通信したタイミングとが所定時間内の場合は、車載機
位置判定手段が判定対象としている車両に通信手段が通
信した車載機が搭載されていると判断することができ
る。

【００１０】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
では、車両の速度が遅い程、車載機位置判定手段が車載
機搭載位置を検出するタイミングと通信手段が車載機と
実際に通信したタイミングとの時間差が大きくなるもの
の、車載機特定手段は、車両の速度が遅い程所定時間を
延長するので、車両と車載機との対応関係を確実に関連
付けることができる。

【００１１】請求項４の発明によれば、車載機位置判定
手段は通信手段の通信領域に三次元的に略重なるような
検出領域を光学的に形成するので、車載機位置判定手段
が車載機の位置を判定するタイミングと通信手段が車載
機と通信するタイミングとを略一致させることができ
る。

【００１２】従って、車載機特定手段は、車載機位置判
定手段が車両の車載機搭載位置を判定したタイミングを
通信手段が通信可能となるタイミングであると判断する
ことにより、車載機位置判定手段が車両の車載機搭載位
置を検出したタイミングと略一致するタイミングで通信
手段が車載機と通信できたときは、車載機位置判定手段
が判定対象としている車両に通信手段が通信した車載機
が搭載されていると判断することができる。

【００１３】請求項５の発明によれば、車載機位置判定
手段はレーザ光を走査することにより検出領域を光学的
に形成し、レーザ光を照射してから反射光が戻ってくる
までの遅延時間に基づいて車載機搭載位置を判定するの
で、周知の技術を利用して車両の車載機搭載位置を精度
良く判定することができる。

【００１４】請求項６の発明によれば、上記の発明で
は、通信手段の通信領域に複数の車両が接近した状態で
進入した場合は、車載機位置判定手段が車載機搭載位置
を判定することができない場合があるものの、車種判別
手段は通信領域を通過する車両の車種及び位置関係を判
定すると共に、通信手段は車載機との通信履歴を記憶す
る。

【００１５】従って、車種判別手段の判定結果と通信手
段の通信履歴とを対応付けることにより車両と車載機と
の対応関係を関連付けることができるので、車載機特定
手段は、それらの関係から車両と車載機との対応関係を
確実に関連付けることができる。

【００１６】請求項７の発明によれば、車両に車載機が
搭載されていない場合は、車載機特定手段は車両と車載
機との対応関係を関連付けることができないので、この
ような場合は、不正処理手段は、車両は不正車両である
と判断することができる。

【００１７】請求項８の発明によれば、車両に車載機が
搭載されているものの、車載機に記憶されている車種情
報と実際の車両の種別と異なっていたときは不正車両で
あると判断することができるので、不正処理手段は、通
信手段が車載機から取得した車種情報が車種判別手段が
判定した車両の種別と一致しなかった場合は不正車両で
あると判断することができる。

【００１８】請求項９の発明によれば、車載機の搭載位
置は車両のフロントガラスの内側に設定されているの
で、車載機位置判定手段は、車両のフロントガラス位置
を車載機搭載位置であると判断することにより車載機搭
載位置を確実に検出することができる。

【００１９】請求項１０の発明によれば、各手段を１個
のマイクロコンピュータで実行することにより、各手段
を個別の装置として構成した場合に比較して、各装置間
の通信のための整合性を図る必要がないと共に、通信に
要する時間及び処理を削減することができる。

【００２０】請求項１１の発明によれば、上記構成の車
両用通信路上機により車載機の所有者を正確に特定する
ことができるので、その所用者から確実に通行料金を収
受することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１乃至図２２を参照して説明する。図１は料金所に設け
られたレーンに配設された通信ユニットを示す概略的な
図である。この図１において、レーン１１を跨ぐように
して配設されたガントリ１２には通信ユニット１３が設
けられている。この通信ユニット１３は、レーン１１を
通過する車両１４に搭載された車載機と通信することに
より当該車載機の所有者を特定して通行料金を課金する
ためのもので、レーン１１に対して下方に向けて通信領
域Ｓを設定するように設けられている。通信対象となる
車両１４はレーン１１を矢印Ａの方向に通行するもの
で、このレーン１１は、単車などを除いた車両１４が１
台分が通れる程度の道幅に設定されている。

【００２２】ここで、通信ユニット１３は車両の種別
（以下、車種）を判断する機能を有しており、そのため
に通信領域Ｓに対して検出領域Ｘ，Ｙが設定されてい
る。この検出領域Ｘは車両１４の進行方向Ａに沿う縦方
向にレーザ光を走査することにより通信領域Ｓにおける
縦方向に略一致するように設定され、検出領域Ｙは車両
１４の進行方向Ａと直交する横方向にレーザ光を走査す
ることにより通信領域Ｓにおける後端部の横方向に略一
致するように設定されている（図２及び図３参照）。こ
の場合、レーザ光の縦方向走査及び横方向走査は、１走
査毎に交互に行われるようになっている。

【００２３】また、路側にはビデオカメラ１５が設置さ
れており、通信領域Ｓを通過する車両１４のナンバープ
レート（必要に応じて運転手も）を撮影するようになっ
ている。

【００２４】次に、図４を参照して通信ユニット１３の
構成について説明する。図４において、通信ユニット１
３は、車種判別装置１６と通信装置１７とから構成され
ており、それらの各装置１６，１７は１個のマイクロコ
ンピュータを主体とする制御部１８（通信手段、車載機
位置判定手段、車載機特定手段、車種判別手段、不正処
理手段に相当）により制御されるようになっている。

【００２５】ここで、図４に示す車種判別装置１６は、
レーザ光を例えば検出領域Ｘに縦方向走査するための構
成を示しており、レーザ光を検出領域Ｙに横方向走査す
るための構成は、走査方向が異なるだけで構成は同一で
あるので、説明の簡単化のために省略してある。

【００２６】測距部１６ａは、図示しないレーザダイオ
ードからレーザ光を間欠的に出力すると共に、出力した
パルスレーザ光が物体により反射された反射光を受光す
ることにより、パルスレーザ光の出力タイミングと反射
光の受光タイミングとの時間差から、それらの遅延時間
に基づいて物体までの距離を求めるように構成されてい
る。

【００２７】測距部１６ａから出力されるレーザ光は、
ポリゴンミラー１６ｂの反射面及び角度調整ミラー１６
ｃにより検出領域Ｘに照射されるように光路が変更され
ている。このポリゴンミラー１６ｂは、図示しない駆動
モータにより高速で回転されるようになっており、その
回転状態ではレーザ光は走査されて角度調整ミラー１６
ｃで反射することによりパルスレーザ光が検出領域Ｘに
走査されるようになっている。

【００２８】制御部１８は、上述したポリゴンミラー駆
動モータの回転を制御することによりパルスレーザ光の
走査を制御すると共に、測距部１６ａにより検出された
距離検出信号を入力して後述するように車種判別処理を
行なうものである。つまり、パルスレーザ光の検出領域
Ｘ及び検出領域Ｙに対する走査による物体までの距離変
化に基づいて車両の形状を判断するのである。

【００２９】一方、通信装置１７は、制御部１８から与
えられた送信信号をＲＦ部１７ａを通じて平面アンテナ
１７ｂに与えることにより、通信領域Ｓにマイクロ波を
送信するようになっており、車両が通信領域Ｓを通過す
る際に、車載機に登録されたＩＤコードや種々のデータ
を授受すると共に、高速道路を通行する場合の料金の徴
収データのやり取りを行なうようになっている。このと
き、制御部１８は、車載機に登録されている車種データ
が車種判別装置１６が判断した実際の車種と一致してい
るか否かを確認するようになっている。つまり、車載機
は取外しが可能であるので、通行料金の安い車種で登録
した車載機を通行料金の高い車両に搭載して高速道路を
通行した場合は、収受できる通行料金が実際の通行料金
よりも少なくなってしまうからで、通信装置１７が車載
機から取得した徴収データに基づいて通行料金を徴収し
た場合であっても、車種データが車種判別装置１６によ
り判定した車種と一致しない場合は不正車両と判定する
ようになっている。尚、車載機は銀行に口座を設けるこ
とにより購入可能となるもので、車載機に記憶されたＩ
Ｄコードに基づいて車載機の所有者を特定することがで
きる。

【００３０】ここで、制御部１８は、測距部１６ａから
の距離情報に基づいて通信領域Ｓに進入した車種を判定
する機能に加えて、検出領域Ｘ，Ｙに位置する車両１４
に搭載された車載機の搭載位置を検出する機能が付加さ
れている。つまり、車載機は通信装置１７との通信が可
能なように車両のフロントガラスの内側に設けられるよ
うになっていることから、車種（小型乗用車、大型乗用
車、バス、大型貨物車等）を判定することにより、フロ
ントガラスの位置、ひいては車載機の位置を判断するこ
とが可能となる。この場合、制御部１８は、車両の特徴
点を後述するように抽出することによりフロントガラス
位置を検出するようになっている。

【００３１】また、制御部１８は、車種判別装置１６が
車載機搭載位置を検出したタイミングと通信装置１７が
車載機と通信したタイミングとの時間差が所定時間内で
あるときは、車種判別装置１６が判定対象とした車両に
通信装置１７が通信した車載機が搭載されていると判定
して、その判定結果を外部Ｉ／Ｆ１７ｃを通じて出力す
る。

【００３２】通信ユニット１３においては車種判別装置
１６の光出射口と通信装置１７の平面アンテナ１７ｂと
は近接した位置に設定されていると共に、平面アンテナ
１７ｂの通信領域Ｓと車種判別装置１６の検出領域Ｘ，
Ｙとは略重なるように設定され、さらに、車種判別装置
１６から照射させるレーザ光は指向性が高いと共に、通
信装置１７の平面アンテナ１７ｂから発信されるマイク
ロ波も指向性が高いことから、通信装置１７の通信領域
と車種判別装置１６の検出領域Ｘ，Ｙとは三次元的に略
重なっていることになる。このような構成では、車種判
別装置１６が車両のフロントガラス位置を検出したタイ
ミングと通信装置１７が車両１４のフロントガラスの内
側に設置された車載機と通信するタイミングとは略一致
するように設定されていることになる。

【００３３】図５は全体構成を概略的に示している。こ
の図５において、通信ユニット１３の制御部１８は、車
両が車種判別装置１６の検出領域Ｘ，Ｙに進入したと判
断したときはビデオカメラ１５を駆動すると共に、車両
が検出領域Ｘ，Ｙから退出したと判断したときはビデオ
カメラ１５を停止し、さらに車両は不正車両であると判
断したときは撮影画像を保存する。

【００３４】また、制御部１８は、レーンコントローラ
１９を通じて料金所コンピュータ２０に車載機特定情報
及び不正情報を出力するようになっている。そして、料
金所コンピュータ２０は、レーンコントローラ１９から
の車載機特定情報に基づいて車載機の所有者に有料道路
の通行料金を課金すると共に、不正情報に基づいて担当
係員に不正車両の発生を報知する。

【００３５】次に、上記車種判別装置１６による車種の
判定動作を図６乃至図１２も参照して説明する。図６お
よび図７は、通信ユニット１３の車種判別装置１６の基
本的な動作と距離の検出処理について示している。図６
（ａ）はポリゴンミラー１６ｂにより走査されるレーザ
光の走査角度の時間的変化を示し、同図（ｂ）はパルス
レーザ光の出力タイミングを示している。また、同図
（ｃ），（ｄ）は時間軸を拡大してパルスレーザ光の出
力タイミング及び受光信号を示している。

【００３６】まず、測距部１６ａは、図示しないレーザ
ダイオードをパルス点灯させることによりパルスレーザ
光を出力する。このとき、パルスレーザ光のパルス幅は
ｔｗであり、反射光が測距部１６ｃにより受光されて受
光信号として出力されるまでの遅延時間はｔｄである。

【００３７】この場合、上記遅延時間ｔｄと光速ｃ（＝
３×１０^８ ｍ／sec ）との積の値が、測距部１６ａか
らパルスレーザ光が出射されて物体に到達し、その反射
光が測距部１６ａに到達するまでの光路長であり、物体
までの距離ｄの２倍の距離２ｄに等しいことから、測距
部１６ａは、距離検出情報である物体までの距離ｄをｄ
（＝（ｃ×ｔｄ）／２）という演算式から求めることが
できる。そして、上述のようにして得られた検出領域
Ｘ，Ｙにおける検出距離ｄの情報が制御部１８に逐次入
力されるようになる。

【００３８】尚、レーザ光の走査周期Ｔｐおよびその間
に実際にレーザ光を走査する走査時間Ｔｓ（図６（ａ）
参照）はポリゴンミラー１６ｂの回転速度により決まる
もので、パルス点灯の繰り返し周期ｔｒやこの走査時間
Ｔｓなどにより検出の分解能を設定することになる。

【００３９】これにより、例えば、パルスレーザ光を検
出領域Ｘに縦方向走査することにより、図７（ａ）に示
すように、車両１４の進行方向に沿った形状の検出距離
情報が得られ、レーザ光を検出領域Ｙに横方向走査する
ことにより、同図（ｂ）に示すように、車両１４の車幅
方向に沿った形状の検出距離情報が得られるようにな
る。以後、このようにレーザ光を検出領域Ｘに縦方向走
査して検出距離情報を得ることを「縦ライン計測」と略
称し、レーザ光を検出領域Ｙに横方向走査して検出距離
情報を得ることを「横ライン計測」と略称することにす
る。

【００４０】尚、上述の構成では、横ライン計測におい
ては、レーン１１を通行する車両１４に対して走査の繰
り返しの周期に応じて車両１４の形状を全体に渡って距
離を計測したデータを得ることができるが、縦ライン計
測においては、レーン１１を通行する車両１４に対して
レーン１１の中央部を通過している部分の形状を計測し
たデータのみが得られる構成である。

【００４１】次に、制御部１８により車両１４の車種判
別処理を行なう場合の処理内容について図８に示す車種
判別プログラムのフローチャートにしたがって説明す
る。ここで、制御部１８が車種判別プログラムを実行す
るときは車種判別手段として機能することから、制御部
１８を車種判別手段１８ａと呼称する。また、制御部１
８は、車種判別手段１８ａとして動作するときは車載機
位置判定手段としても動作するようになっている。

【００４２】車種判別手段１８ａは、まず、縦ライン計
測および横ライン計測を交互に行なうことにより（Ｓ１
０１，Ｓ１０２）、検出領域Ｘ，Ｙ内に車両１４が存在
するか否かを判断し（Ｓ１０３）、車両有りの条件が成
立するまでの間はステップＳ１０１〜Ｓ１０３を繰り返
し実施する。

【００４３】さて、車両がレーザ光の走査領域に進入す
ると、車種判別手段１８ａは、車両有りと判断し（Ｓ１
０３：ＹＥＳ）、縦ライン計測および横ライン計測によ
り得られた検出距離情報から、それらの各検出距離ｄに
対応する位置を連結して得られる外形形状Ｌ１，Ｌ２
（図７参照）を求めると共に、その得られた概略的な外
形形状からその形状を特徴付けるデータである特徴点Ｐ
（図７中では「・」で示している）を抽出する（Ｓ１０
４）。

【００４４】次に、車種判別手段１８ａは、縦ライン計
測および横ライン計測を繰り返し（Ｓ１０５，Ｓ１０
６）、車両が検出領域Ｘ，Ｙに存在する状態が継続して
いる間は（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、特徴点Ｐの抽出を継続
して行ない（Ｓ１０８）、これにより、図７（ａ），
（ｂ）に示したような外形形状から特徴点Ｐとなる位置
を求めることができる。この場合、図示の検出距離情報
では測定間隔が広いために特徴点Ｐの抽出が困難となる
ように見えるが、実際には、検出点の設定間隔がさらに
狭くなるように設定されるので、特徴点Ｐを求めること
ができる。また、車両が検出領域Ｘに進入した初期の状
態では、車両は検出領域Ｙに位置していないので、縦ラ
イン計測データのみしか特徴点Ｐを得ることはできな
い。そして、このとき得られた特徴点Ｐの位置と前回の
計測時点で得られている特徴点Ｐの位置とを比較するこ
とによりそれらの対応付けを行なう（Ｓ１０９）。さ
て、このような特徴点Ｐの対応付けにより、車種判別手
段１８ａは、車両のフロントガラス位置を判定する（Ｓ
１１０）。これは、後述するようにフロントガラス位置
を判定することにより車載機搭載位置を判定するためで
あり、車両がボンネットのない１ボックスタイプ或いは
バス或いは貨物車両であれば、フロントガラスは車両の
前面に位置し、車両が２ボックスタイプ（或いは１．５
ボックス）であれば、フロントガラスはボンネットの後
端に位置していると判断することができる。

【００４５】この後、対応付けが行なえた特徴点Ｐの間
の移動距離を求めて（図９参照）その間の移動速度を計
算して求め（Ｓ１１１）、続いて、外形形状の情報から
車高を計測すると共に（Ｓ１１２）、車長を計測する
（Ｓ１１３）。尚、この場合において、１回の走査で車
両１４の全体をカバーできない場合には、車長を計測す
ることはできないが、特徴点Ｐを対応付けることにより
車長を計測するための情報を関連付けることができる。

【００４６】そして、車両が検出領域Ｘ，Ｙから退出す
ると、車種判別手段１８ａは、縦ライン計測および横ラ
イン計測を行なったときに（Ｓ１０５，Ｓ１０６）、車
両は無いと判断し（Ｓ１０７：ＮＯ）、計測を終了し、
それまでに得られたデータに基づいて通過している車両
１４の車種を判定する（Ｓ１１４）。つまり、車両の長
さ及び車高から車種（小型乗用車、大型乗用車、バス、
貨物車両等）を判定する。この場合、車種の判別にあた
っては、縦ライン計測のデータでは車両１４の全体の車
長がほぼ特定できているが、例えば、連結器を介して連
結されたトレーラなどが通過する場合において、縦ライ
ン計測のみでは連結器部分が検出できないと別の車両と
して判別する場合が生ずるが、このような場合におい
て、横ライン計測を行なっていることにより、連結器部
分の存在を検出することができるので、正確な車種判別
処理を行なうことができるようになっている。

【００４７】図１０及び図１１は車両１４が検出領域
Ｘ，Ｙを通過する場合に測定したデータを示すもので、
図１０に示す場合が図１１に示す場合よりも速い速度で
車両１４が走行したときに得られる測定データをそれぞ
れ示している。すなわち、ある速度で車両１４が検出領
域Ｘ，Ｙを通過したときに、横ライン計測および縦ライ
ン計測の夫々を行なうことにより、図１０（ａ），
（ｂ）に示すような時間の経過に伴ったデータの合成を
行なうことができる。横ライン計測データからは、時間
の経過に伴う車両１４の車幅方向の外形の変化が得ら
れ、縦ライン計測データからは、時間の経過に伴う車両
１４の進行方向の外形の変化が得られる。

【００４８】一方、図１０の状態よりも遅い速度で車両
１４が検出領域Ｘ，Ｙを通過する場合には、１回の走査
あたりの車両１４の移動距離は短いので、図１１（ａ）
に示すように、横ライン計測データからは車長が長く見
え、縦ライン計測データからその移動距離が短いことが
わかる。従って、縦ライン計測データから車両１４の車
長を計測し、横ライン計測データから車両１４の幅方向
のデータを得ることができるようになり、正確な車種判
別を行なうことができるのである。

【００４９】上述した図１０及び図１１の場合には、車
種判別装置１６の検出領域Ｘ，Ｙを通過する車両１４の
速度は一定である場合を想定しているが、渋滞などが生
じている場合で、例えば、車両１４が通信ユニット１３
の下を通行するときにちょうどブレーキをかけてしまう
ようなときには、横ライン計測データは停止した車両１
４の車幅方向の計測をし続けることになるので、図１２
（ａ）に示すようなデータが得られる。このような場合
でも、縦ライン計測データは、同図（ｂ）に示すよう
に、進行方向に沿った走査毎の移動が生じていないこと
を検出することができるので、車種の判別を正確に行な
うことができるのである。

【００５０】ところで、通信ユニット１３の制御部１８
は、上述した車種判別手段の動作に加えて、撮影手段、
通信手段、車載機特定手段及び不正処理手段としての動
作を並列実行するようになっており、以下においては、
制御部１８が実行する動作に応じて制御部１８を撮影手
段１８ｂ、通信手段１８ｃ、車載機特定手段１８ｄ、不
正処理手段１８ｅとして呼称するようにする。尚、これ
らの動作は、通信領域Ｓに位置する特定の１台の車両１
４を処理するためのものであり、通信領域Ｓに複数台の
車両１４が位置する場合は、各動作を車両１４の台数だ
け並列実行するようになっている。

【００５１】図１３は撮影手段１８ｂの動作を示してい
る。この図１３において、撮影手段１８ｂは、車種判別
手段８が車両１４の進入を検出すると（Ｓ２０１：ＹＥ
Ｓ）、ビデオカメラ１５に対して撮影を指令する（Ｓ２
０２）。これにより、ビデオカメラ１５により車両１４
のフロント部、つまりナンバープレート（必要に応じて
運転手）が撮影される。そして、車種判別手段８が車両
１４の退出を検出したときは（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、撮
影終了を指令する（Ｓ２０４）。以上の動作により、通
信装置１７の通信領域Ｓを通過する車両１４のナンバー
プレートが撮影されることになる。

【００５２】図１４は車載機特定手段１８ｄの動作を示
している。この図１４において、車載機特定手段１８ｄ
は、車種判別手段１８が判断した車速に基づいて後述す
る所定時間を車速が遅くなるに従って補正する（Ｓ３０
１）。

【００５３】続いて、車種判別手段８が車両１４の退出
を検出するまでの間に（Ｓ３０４）、車種判別手段１８
が車載機搭載位置を検出するか（Ｓ３０２）、通信手段
１８ｃが車載機と通信できたかを判断している（Ｓ３０
３）。この場合、車載機はフロントガラスの内側に設置
されているので、車種判別手段１８がフロントガラス位
置を検出することにより車載機搭載位置を検出したと判
断することができる。

【００５４】ここで、車種判別装置１６の検出領域Ｘ，
Ｙと通信装置１７の通信領域Ｓとは三次元的に略一致す
るように設定されていると共に、レーザ光及びマイクロ
波は指向性が高いことから、車種判別手段１８が車載機
搭載位置を検出するタイミングと通信手段１８ｃが車載
機と通信するタイミングとは略同一タイミングとなるも
のの、車種判別装置１６の検出領域Ｘ，Ｙと通信装置１
７の通信領域Ｓのずれにより何れかのタイミングが早く
なり、その時間差は所定時間内に収まる。つまり、車種
判別装置１６の検出領域Ｘ，Ｙよりも外側に通信装置１
７の通信領域Ｓが設定されている場合は、通信手段１８
ｃが車載機と通信してから（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、所定
時間内に車種判別手段１８が車載機搭載位置を判定する
ことになる（Ｓ３０８：ＹＥＳ）。また、車種判別装置
１６の検出領域Ｘ，Ｙよりも内側に通信装置１７の通信
領域Ｓが設定されているときは、車種判別手段１８が車
載機搭載位置であると判断してから（Ｓ３０２：ＹＥ
Ｓ）、所定時間内に通信手段１８ｃが車載機と通信する
ことになる（Ｓ３０５：ＹＥＳ）。

【００５５】従って、車種判別手段１８が車載機搭載位
置を判定するタイミングと通信手段１８ｃが車載機と通
信したタイミングとの時間差が所定時間内である場合
は、車種判別手段１８が車載機搭載位置を判定した車両
１４に通信手段１８ｃが通信した車載機が搭載されてい
ると特定することができる（Ｓ３０６）。上記所定時間
としては、車種判別装置１６の検出領域Ｘ，Ｙと通信装
置１７の通信領域Ｓとの間の距離と車両１４の通過速度
（初期設定値）に基づいて設定されている。この場合、
車両１４の速度が遅い程、車種判別手段１８が車載機搭
載位置を検出するタイミングと通信手段１８ｃが車載機
と通信するタイミングとのずれ時間が大きくなることか
ら、車載機特定手段１８ｄは、上述したように車種判別
手段が判定した車速が遅くなる程所定時間を延長するよ
うに補正するので（Ｓ３０１）、車両１４と車載機との
対応関係を確実に関連付けることができる。

【００５６】そして、車載機特定手段１８ｄは、上述し
たようにして車両１４と車載機との対応関係を関連付け
たときは、その情報をレーンコントローラ１９を通じて
料金所コンピュータ２０に出力する（Ｓ３０７）。これ
により、料金所コンピュータ２０は、車載機の所有者を
特定して通行料金を課金することができる。

【００５７】図１５は通信手段１８ｃの動作を示してい
る。この図１５において、通信手段１８ｃは、車種判別
手段１８が車両１４の進入を検出したときは（Ｓ４０
１：ＹＥＳ）、通信装置１７により車載機との通信を実
行する（Ｓ４０２）。このとき、車両１４に搭載された
車載機は、まだ、通信領域に進入していないので、通信
手段１８ｃが車載機と通信することはない。

【００５８】車両１４が進行して、車両１４に搭載され
たフロントガラス、ひいては車載機が通信装置１７の通
信領域Ｓに進入したときは、通信手段１８ｃは、車載機
と通信できると共に（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、通信タイミ
ング時間を示す通信履歴を記憶する（Ｓ４０６）。この
ような通信では、車載機に登録されたＩＤコードや種々
のデータ及び高速道路を通行する場合の料金の徴収デー
タの授受が行われる。そして、車種判別手段１８が車両
１４の退出を検出したときは（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、通
信を停止する（Ｓ４０５）。

【００５９】図１６は不正処理手段１８ｅの動作を示し
ている。この図１６において、不正処理手段１８ｅは、
車種判別手段１８が車種判別を終了したときは（Ｓ５０
１：ＹＥＳ）、その車両１４に対して通行料金を課金済
みかを判定する（Ｓ５０２）。この場合、車種の判定を
終了した車両１４が通行料金を課金済みの車両１４のと
きは（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、車種情報が一致するかを判
定する（Ｓ５０３）。つまり、通信手段１８ｃが車載機
から取得した車種情報と車種判別手段の車種判別結果と
が一致するかを判定し、一致するときは（Ｓ５０３：Ｙ
ＥＳ）、正しく課金処理されたと判断し、撮影手段１８
ｂが撮影した撮影画像を消去する（Ｓ５０４）。また、
一致しないときは（Ｓ５０３：ＮＯ）、不正車両で正し
く課金されていないと判断し、撮影画像を保存すると共
に（Ｓ５１１）、不正情報をレーンコントローラ１９を
通じて料金所コンピュータ２０に出力する（Ｓ５１
２）。これにより、料金所の担当係員は、不正車両が発
生したことを確認して、保存されている撮影画像に基づ
いて不正車両を特定することができる。

【００６０】一方、課金済みでない場合は（Ｓ５０２：
ＮＯ）、車種判別手段１８が判定した車両１４の車種及
び位置関係に基づいて車載機搭載位置を判定し、その車
載機搭載位置に車載機が搭載されていた場合に通信手段
１８ｃが通信可能となるタイミングを判断すると共に
（Ｓ５０５）、通信手段１８ｃの通信履歴をチェックし
（Ｓ５０６）、通信可能となるタイミングで通信が行わ
れいた場合は（Ｓ５０７：ＹＥＳ）、車種判定手段が１
８が判定した車種と車載機情報とが一致することを確認
してから（Ｓ５０８：ＹＥＳ）、車両１４と車載機との
対応関係を関連付けすると共に（Ｓ５０８）、レーンコ
ントローラ１９を通じて料金コンピュータ２０に車載機
情報を出力する（Ｓ５０９）。これにより、車載機の所
有者に対して課金することができる。

【００６１】以上の各手段の動作を制御部１８が並列動
作することにより通信領域Ｓに位置する全ての車両１４
と車載機との対応関係を確実に関連付けることができ
る。以下、その具体的動作を説明する。

【００６２】図１７は、通信領域Ｓに車載機２１を搭載
した車両１４が２台進入する例を示し、図１８は、その
ときの動作のタイミングチャートを示している。この例
では、車種判別手段１８がフロントガラス位置（車載機
搭載位置）を検出したタイミングと略同一タイミングで
通信手段１８ｃが車両１４ａ，１４ｂに搭載された車載
機２１ａ，２１ｂと順に通信できるので、車載機特定手
段１８ｄは車種判別手段１８及び通信手段１８ｃの動作
タイミングに基づいて１台毎に処理できる。従って、不
正車両の特定は容易であり、車載機２１ａ，２１ｂの所
有者に通行料金を確実に課金することができる。

【００６３】図１９は、通信領域Ｓに進入した１台目の
車両１４に車載機が搭載されておらず、２台目の車両１
４に車載機が搭載されている例を示している。図１９
（ａ）に示すように車載機を搭載していない１台目の車
両１４ａが検出領域Ｘに進入すると、車種判別手段１８
が車両のフロントガラス位置を検出するものの、通信手
段１８ｃは通信できないことから（図１９（ｂ）参
照）、この車両は不正車両であると判断する。

【００６４】このような状態で車載機２１ｂを搭載した
２台目の車両１４ｂが検出領域Ｘに進入すると、図１９
（ｃ）に示すように車種判別手段１８が車載機搭載位置
を判定すると略同じタイミングで通信手段１８ｃが車載
機２１ｂと通信するので、車載機特定手段１８ｄは、通
信手段１８ｃが通信できた車載機２１ｂは２台目の車両
１４ｂに搭載されていると判断することができる。

【００６５】図２０は図１９における動作のタイミング
チャートを示している。この図２０に示すように、車種
判別手段１８が１台目の車両１４ａの車載機搭載位置を
検出したタイミングでは通信手段１８ｃが車両１４ａに
搭載されている車載機２１ａと通信できないものの、車
種判別手段１８が２台目の車両１４ｂの車載機搭載位置
を検出したタイミングでは通信手段１８ｃが車載機２１
ｂと通信できる。この場合、車両１４の車載機搭載位置
を検出しない構成では、車載機２１ｂを搭載していない
１台目の車両１４ａが通信領域Ｓから退出するよりも先
に、２台目の車両１４に搭載された車載機２１ｂとの通
信ができることから、１台目の車両１４ａに車載機が搭
載されているように判断してしまうものの、本実施の形
態では、検出領域Ｘにおける車両１４の位置を常に把握
しており、さらに車両１４の形状も分ることから、車載
機搭載位置を特定して車載機２１が通信領域Ｓに進入し
たかを判断することができる。従って、１台目の車両１
４ａが車載機を搭載しておらず、２台目の車両１４ｂが
通信領域Ｓに進入して通信した場合でも、２台目の車両
１４ｂを検出していることと、１台目の車両１４ａと通
信できなかったことが分っているので、２台目の車両１
４ｂと車載機２１ｂとの対応関係を確実に関連付けるこ
とができる。

【００６６】図２１は、大型車両に接近した状態で車載
機を搭載した２台の小型車両１４が検出領域Ｘに順に進
入し、通信順序の逆転現象が生じた例を説明する。図２
１（ａ）に示すように１台目の大型車両１４ａに接近し
た状態で２台目の小型車両１４ｂ（軽自動車、オートバ
イ等）が検出領域Ｘに進入した場合、２台目の小型車両
１４ｂのフロントガラスが検出領域Ｘ及び通信領域Ｓに
おける死角に位置するので（同図に斜線で示す領域）、
車種判別手段１８は２台目の車両１４ｂの車載機搭載位
置を検出することはできないと共に、通信手段１８ｃは
２台目の車両１４ｂに搭載された車載機２１ｂと通信す
ることはできない。

【００６７】このような状態で３台目の車両１４ｃが検
出領域Ｘに進入し、図２１（ｂ）に示すように車種判別
手段１８が車両１４ｃの車載機搭載位置を検出すると、
そのタイミングと略同じタイミングで通信手段１８ｃが
車載機２１ｃと通信するので、車載機特定手段１８ｄ
は、通信手段１８ｃが通信した車載機２１ｃは３台目の
車両１４ａに搭載されていると判断することができる。
但し、車種判別手段１８は、２台目の小型車両１４ｂを
検出できていないことから、３台目の車両１４ｃは２台
目と判断している。

【００６８】そして、大型車両１４ａに続く２台目の小
型車両１４ｂが通信ユニット１３の略真下に位置する
と、通信ユニット１３が車両１４ｂに搭載された車載機
２１ｂを臨めるようになり、図２１（ｃ）に示すように
通信手段１８ｃが車載機２１ｂと通信できるようにな
る。

【００６９】ところが、大型車両１４ａに２台目の車両
１４ｂが接近した状態で追従した場合は、車種判別手段
１８が２台目の車両１４ｂのフロントガラス位置を検出
できないまま車両１４ｂが通過してしまうことがある。

【００７０】このような場合、車種判別手段１８は、２
台目の車両１４ｂが検出領域Ｘから退出したところで、
１台目の車両１４ｂの車種及び１台目と２台目の車両１
４ａ，１４ｂの位置関係を判定するので、不正処理手段
１８ｅは、車種判別手段１８の判定結果に基づいて２台
目の車両１８ｂの車載機搭載位置を判定して通信手段１
８ｃが通信可能となるタイミングを判断すると共に、通
信手段１８ｃによる通信履歴情報に基づいてそのタイミ
ングで通信が行われたかを判定する。この場合、通信可
能タイミングが通信履歴が示す情報として存在するの
で、２台目の車両１４ｂと車載機２１ｂとの対応関係を
確実に関連付けることができる。

【００７１】図２２は、図２１の例を示すタイミングチ
ャートである。この図２２に示すように、２台目の車両
１４ｂが１台目の車両１４ａのために検出領域Ｘ及び通
信領域Ｓの死角に位置した場合、２台目の車両１４ｂの
検知ができなくなると共に通信もできなくなる。そし
て、１台目の車両１４ａが進行して通信領域の死角から
２台目の車両１４ｂが脱出すると、通信手段１８ｃが通
信できるようになる。この場合、３台目の車両１４ｃが
通信領域Ｓに進入すると、通信手段１８ｃが先に３台目
の車両１４ｃと先に通信するものの、車種判別手段１８
が最終的に判定した２台目の車両１４ｂと通信手段１８
ｃが通信した車載機２１ｂとの通信履歴に基づいて両者
の対応関係を確実に関連付けることができる。

【００７２】本実施の形態によれば、通信ユニット１３
の制御部１８は、車種判別装置１６により車両の車載機
搭載位置を検出したタイミングと通信装置１７が車載機
２１と通信できたタイミングとに基づいて車両と車載機
との対応関係を関連付けるようにしたので、複数の車両
１４が通信領域Ｓに位置した場合であっても、両者の対
応関係を確実に関連付けることができ、車載機の所有者
から通行料金を確実に収受することができる。

【００７３】しかも、車種判別装置１６の検出領域Ｘ，
Ｙと通信装置１７の通信領域Ｓとを三次元的に略重ねる
ように設定したので、車両１４に車載機２１が搭載され
ている場合は、車種判別装置１６によりフロントガラス
位置を検出したタイミングと通信装置１７が車載機２１
と通信したタイミングとは略一致するようになる。従っ
て、両方のタイミングが略一致するときは、車種判別装
置１６が判定対象としている車両１４に通信装置１７が
通信した車載機２１が搭載されていると判定することが
でき、車両と車載機との対応関係を確実に関連付けるこ
とができる。

【００７４】また、車種判別装置１６が車両のフロント
ガラスを検出できない場合であっても、車種判別装置１
６による車種判別結果に基づいて各車両の種別及び位置
関係を求め、それに基づいて求めた車載機搭載位置に搭
載された車載機２１が通信可能となるタイミングで通信
が行なわれたかを通信装置１７による通信履歴情報によ
り判断するようにしたので、車両１４と車載機２１との
対応関係を確実に関連付けることができる。

【００７５】さらに、通信ユニット１３の制御部１８
は、一連の処理を１つのマイクロコンピュータで処理す
るようにしたので、従来例のように不必要な通信を行う
ことなくリアルタイムの処理が可能となる。つまり、制
御部１８の実際の処理としては、車載機２１のブラック
リスト検索、料金検索、車種判別といった複数の処理を
極めて短時間で行わなければならないが、高速処理によ
りリアルタイムで処理することができる。この場合、従
来のシステムでは、レーンコントローラが各機器からの
情報を整理することにより不正車両かどうかの判定を行
っていることから、各機器の製造者が異なるときは、通
信仕様の調整が複雑となるものの、本実施の形態では、
このような不正車両の判定を通信ユニット１３の制御部
１８で一括して処理するようにしたので、斯様な問題が
生じることを防止できる。また、車種判別装置１６の検
出結果に基づいて車両検知の機能を持たせるようにした
ので、通信ユニット１３の構成を一層簡単化することが
できる。

【００７６】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。アンテ
ナとしては、平面アンテナに代えて、ロッドアンテナ、
ループアンテナ等を用いるようにしてもよい。レーザ光
を走査するための手段としては、ガルバノミラーを用い
るようにしてもよい。車種判別装置としては、レーン１
１を挟む透過形の光センサを用いるようにしてもよい。

【００７７】通信装置としては、光通信を用いるように
してよい。通信ユニット１３に設けられた車種判別装置
１６と通信装置１７とは個別に処理を行うようようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における通信ユニットの
通信領域及び検出領域を示す全体の斜視図

【図２】通信ユニットの通信領域と検出領域との関係を
示す平面図

【図３】通信ユニットの通信領域と検出領域との関係を
示す側面図

【図４】通信ユニットの構成を示す概略図

【図５】全体の概略構成を示すブロック図

【図６】パルスレーザ光の出力タイミングと受光タイミ
ングとの関係を示す図

【図７】縦ライン計測及び横ライン計測による特徴抽出
原理を示す図

【図８】制御部による車両判別動作を示すフローチャー
ト

【図９】縦ライン計測データの特徴点の推移を示す図

【図１０】横ライン計測データ及び縦ライン計測データ
の推移を示す図

【図１１】図１０相当図

【図１２】図１０相当図

【図１３】制御部による撮影動作を示すフローチャート

【図１４】制御部による車載機特定動作を示すフローチ
ャート

【図１５】制御部による通信動作を示すフローチャート

【図１６】制御部による不正処理動作を示すフローチャ
ート

【図１７】正常な通信動作を示す作用説明図

【図１８】正常な通信動作を示すタイミング図

【図１９】車載機が搭載されていない車両との通信動作
を示す作用説明図

【図２０】車載機が搭載されていない車両との通信動作
を示すタイミング図

【図２１】異常な通信動作を示す作用説明図

【図２２】異常な通信動作を示すタイミング図

【図２３】従来例における全体構成を概略的に示すブロ
ック図

【符号の説明】

１３は通信ユニット、１６は車種判別装置、１７は通信
装置、１８は制御部（通信手段、車載機位置判定手段、
車載機特定手段、車種判別手段、不正処理手段）、２１
は車載機である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の通信領域を通過する車両に搭載さ
   れた車載機と通信する通信手段を備え、この通信手段の
   通信結果に基づいて車両に搭載された車載機を特定する
   車両用通信路上機において、 前記通信手段の通信領域に位置する車両に搭載されてい
   る車載機位置を判定する車載機位置判定手段と、 この車載機位置判定手段が判定した車載機位置に車載機
   が存在する場合に前記通信手段が当該車載機と通信可能
   となるタイミングと前記通信手段が前記車載機と実際に
   通信したタイミングとに基づいて車両と車載機との対応
   関係を関連付ける車載機特定手段とを備えたことを特徴
   とする車両用通信路上機。
2. 【請求項２】 前記車載機特定手段は、前記車載機位置
   判定手段が判定した車載機位置に車載機が搭載されてい
   る場合に前記通信手段が当該車載機と通信可能となるタ
   イミングと前記通信手段が実際に通信したタイミングと
   の時間差が所定時間内の場合は前記通信手段が通信した
   車載機は前記車載機位置判定手段が判定対象としている
   車両に搭載されていると判断することを特徴とする請求
   項１記載の車両用通信路上機。
3. 【請求項３】 前記車載機特定手段は、前記車両の速度
   が遅い程前記所定時間を延長することを特徴とする請求
   項２記載の車両用通信路上機。
4. 【請求項４】 前記車載機位置判定手段は、前記通信手
   段の通信領域に三次元的に略重なるような検出領域を光
   学的に形成するように設けられ、 前記車載機特定手段は、前記車載機位置判定手段が車載
   機搭載位置を判定したタイミングを前記通信手段が前記
   車載機と通信可能となるタイミングであると判断するこ
   とを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用
   通信路上機。
5. 【請求項５】 前記車載機位置判定手段は、レーザ光を
   走査することにより検出領域を光学的に形成し、レーザ
   光を照射してから反射光が戻ってくるまでの遅延時間に
   基づいて車載機搭載位置を判定することを特徴とする請
   求項１乃至４の何れかに記載の車両用通信路上機。
6. 【請求項６】 前記通信手段の通信領域を通過する車両
   の種別及び位置関係を判定する車種判別手段を備え、 前記通信手段は、前記車載機との通信履歴を記憶するよ
   うに設けられ、 前記車載機特定手段は、前記車種判別手段の判定結果に
   基づいて車両毎に求めた車載機搭載位置に車載機が搭載
   されている場合に当該車載機が前記通信手段と通信可能
   となるタイミングと前記通信手段が記憶している通信履
   歴とに基づいて車両と車載機との対応関係を関連付ける
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両
   用通信路上機。
7. 【請求項７】 前記車載機特定手段が車両と車載機との
   対応関係を関連付けることができないときは、その車両
   は不正車両であると判断する不正処理手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車両用通
   信路上機。
8. 【請求項８】 前記不正処理手段は、前記通信手段が前
   記車載機から取得した車種情報が前記車種判別手段が判
   定した車両の種別と一致しなかった場合は不正車両であ
   ると判断することを特徴とする請求項７記載の車両用通
   信路上機。
9. 【請求項９】 前記車載機位置判定手段は、前記車両の
   フロントガラス位置を車載機搭載位置であると判断する
   ことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の車両
   用通信路上機。
10. 【請求項１０】 前記各手段は１個のマイクロコンピュ
    ータから構成されていることを特徴とする請求項１乃至
    ９の何れかに記載の車両用通信路上機。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０の何れかに記載の車
    両用通信路上機を備え、 前記車載機特定手段が特定した車載機の所有者から通行
    料金を収受する料金収受システム。