JP2004215197A - Radio communication system and etc system using the same - Google Patents

Radio communication system and etc system using the same Download PDF

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JP2004215197A
JP2004215197A JP2003002731A JP2003002731A JP2004215197A JP 2004215197 A JP2004215197 A JP 2004215197A JP 2003002731 A JP2003002731 A JP 2003002731A JP 2003002731 A JP2003002731 A JP 2003002731A JP 2004215197 A JP2004215197 A JP 2004215197A
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communication
antennas
roadside
vehicle
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JP2003002731A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Kasagi
賢 笠置
Original Assignee
Nec Corp
日本電気株式会社
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio communication system such as an ETC system for making stable and reliable radio communication possible by minimizing a malfunction caused by reflected waves, etc., between communication equipment mounted on a mobile unit which moves in a prescribed area and fixed communication equipment. <P>SOLUTION: A plurality of roadside antennas 11 to 12 are provided to roadside communication equipment, and radio waves are emitted from different directions to at least partially overlapping areas, respectively, by a time-sharing operation. Communication is performed with on-vehicle units 41, 42 mounted on the respective mobile units 31, 32 for a plurality of times, a fact that stable communication with the plurality of roadside antennas 11 to 12 is possible is confirmed and after that, prescribed communication for toll charging processing, etc. is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、特に有料道路等を通行する車両の通行料の課金等を行う自動(又は無人)料金収受装置等に好適な狭域無線通信によるETCシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
高速道路等の有料道路では、適当な場所に料金所を配置して、そこを通行する車両に対して適用される料金を徴収する。人手による料金徴収の場合には、料金所で車両を一旦停止させて、適用される料金の支払いが完了するとゲートを開いて通行を許可している。この料金支払には時間を要し、特に釣銭を必要とする場合には、更に長い時間を要する。そのために、高速道路等の渋滞の原因となると共に料金所の人件費等の経費が増加することとなる。
【0003】
斯かる事態を解決又は改善するために、自動料金収受システム(Electronic Toll Collection System:以下、ETCシステムという場合もある)が開発され、徐々に普及している。ETCシステムは、車両が料金所を通過する際に、ゲートと車載コンピュータ間で無線通信を行い、自動的に料金の支払(課金)を行うシステムである。このETCにより、車両は、料金所で停車することなく、高速で通過可能であるので、ゲート通過のための所要時間を大幅に短縮し、渋滞の緩和、経費節減および近年特に社会問題化している車両の排気ガスの低減が期待できる。
【0004】
従来、斯かるETCシステムに関連する種々の技術が提案又は開示されている。例えば、複数車線の高速道路において、隣接斜線への電波反射又は漏洩による影響を少なくして、料金所を通過する車両に対する課金処理の誤りを少なくする狭域無線通信システムが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、時分割運用のための交互は位置の路側アンテナを介して連続する通信の受信を可能にする狭域無線連続通信方法およびシステムが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。更に、DSRC(Dedicated Short−Range Communication:狭域無線)方式の路車間通信において、路側無線装置のアンテナから放射された電波が近隣の建造物、設置物、路面および天井等に反射して発生する不要電波と、所定通信領域外にある車載器が誤って通信する問題を解決する路側無線通信システムが開示されている(例えば、特許文献3参照。)。また、路側に第1アンテナおよび第2アンテナの2個のアンテナを使用して、それぞれ部分的にオーバーラップする又は隣接する通信エリアに電波を時分割で発射させ、死角を解消して通過する車両の車載器と確実に通信する車両識別装置が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。
【0005】
先ず、図6および図7を参照して、従来のETCシステムにおける無線通信システムを簡単に説明する。図6は、斯かる無線通信システムの物理的配置図である。一方、図7は、路側無線装置の構成を示すブロック図である。この無線通信システムは、相互に隣接するレーンに設けられた路側アンテナ111、211を介してそれぞれ通信範囲112、212内を走行する車両311、312に搭載された車載器(図示せず)と無線通信を行う。
【0006】
図7に示す如く、この路側無線装置100は、一般に5.8GHz帯のマイクロ波で送受信を行う路側アンテナ111、変復調を行う高周波部113、送受信のデジタル処理を行う無線制御部114および課金等の処理を行うETC制御部115により構成される。路側アンテナ111は、隣接車線への電波漏洩を防止するため、強い指向性を有しており、定められた狭い範囲のみに、通信に必要な電界強度の搬送波が届くように設計されている。また、車載器も、ある電界強度を超えた搬送波を受信した場合のみに、路側アンテナ111と通信を行うように構成されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−42191号公報(第4−5頁、第1図)
【特許文献2】
特開2002−135202号公報(第4頁、第1図)
【特許文献3】
特開2002−260033号公報(第4−5頁、第1図)
【特許文献4】
特開平11−110686号公報(第5−7頁、第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のETCシステムでは次の如き課題を有する。即ち、設置状況やあるタイミングでの車両状況等の要因により、隣接車線に搬送波が漏洩し、車載器が本来通信するべき路側アンテナ(例えば、111)に隣接する路側アンテナ(例えば、211)と通信を行ってしまい、不当に課金され又は正常に課金処理されずに通過できない等の不都合が生じる。斯かる電波の漏洩を防止するために、路側アンテナ111、211の指向性を絞り、隣接車線への漏洩を極力抑える工夫はされているが、料金所の各種の機器や装置、時々刻々変化する走行車両による電波の反射の影響により、完全に漏洩を遮断することは困難である。
【0009】
また、路車間通信において、車両のワイパーやガラス等の搬送波を減衰させる要因が存在するので、通信可能な電界強度の範囲をある程度大きくする必要がある。同様に、通信してもしなくてもよい電界強度の範囲もある程度の幅を有する必要がある。車載器からみてどちらの搬送波が本来通信するべき路側アンテナからの搬送波か判断できないまま、通信を開始しなければならない。このとき、隣接車線の路側アンテナと通信を開始してしまった場合にも、それに気付かずに二重課金されたり、正常に課金処理されないために料金所で足止めされたりする恐れがあった。
【0010】
【発明の目的】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、隣接固定又は移動物体からの反射波等による誤動作を効果的に抑圧し、安定的な動作を可能にする無線通信システムおよびそれを使用するETCシステムを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明による無線通信システムおよびそれを使用するETCシステムは、次のような特徴的な構成を採用している。
【0012】
(1)所定エリアに位置する通信機器と固定アンテナ間で無線通信する無線通信システムにおいて、
前記アンテナとして相互に離間して配置された複数のアンテナを使用し、該複数のアンテナは、前記通信機器と時分割により交互に送受信して、前記複数のアンテナと正常に送受信可能であることを確認できたときのみ通信を継続して行う無線通信システム。
【0013】
(2)前記複数のアンテナは、相互に異なる方向且つ実質的にオーバーラップするエリアに電波を発射する上記(1)の無線通信システム。
【0014】
(3)前記複数のアンテナおよび前記通信機器は、予め決められた通信フレームで交互に動作し、複数回の安定的な送受信を以って安定であると判断する上記(1)又は(2)の無線通信システム。
【0015】
(4)有料道路の料金所に設けられた路側アンテナと前記料金所を通過する車載器との間で無線通信して通行料の課金処理等を行うETCシステムにおいて、
前記料金所の前記車両の通行レーンに前記路側アンテナを1対設け、該1対の路側アンテナからの電波を前記通行レーンの所定エリアへ発射させ、前記車載器と前記1対の路側アンテナ間で送受信し、該両送受信の通信安定度判断手段を備えるETCシステム。
【0016】
(5)前記1対の路側アンテナは、実質的に前記通行レーンの両側に対称的に配置され、時分割で交互に送受信を行う上記(4)のETCシステム。
【0017】
(6)前記時分割は、予め決められた数ミリ秒の通信フレーム毎に行う上記(4)又は(5)のETCシステム。
【0018】
(7)前記1対の路側アンテナは、それぞれ路側通信機器の冗長構成された高周波部により駆動される上記(4)、(5)又は(6)のETCシステム。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による無線通信システムおよびそれを使用するETCシステムの好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0020】
先ず、図1は、本発明による無線通信システムを使用するETCシステムの第1実施形態の構成図を示す。このETCシステム10は、例えば3つの通行(又は走行)レーンL1〜L3のうち、2つの通行レーンL1およびL2に実質的に等しく且つ通行レーンに対して対称に配置された1対の路側アンテナ11−12、21−22を備えていることを特徴とする。図1において、車両(即ち移動体)31、32および33が、それぞれ通行レーンL1、L2およびL3を走行している。車両31および32には、それぞれアンテナ11−12および21−22と通信する通信機器である車載器41、42が搭載されている。
【0021】
図1に示すETCシステム10において、料金所等に設置される基地局アンテナである1対の路側アンテナ11−12、21−22は、時分割で交互にデータの送受信を行う。ここで、第1レーンL1の路側アンテナ11の通信エリア(範囲)を11A、路側アンテナ12の通信エリアを12Aとする。同様に、第2レーンL2において、路側アンテナ22および22の通信エリアを、それぞれ21Aおよび22Aとする。車両31の車載器41は、通信エリア11Aおよび12Aのオーバーラップしているエリア内で、路側無線装置とのデータの送受信を行い、料金収受等を処理する。
【0022】
ここで、路側アンテナは11および12は、車載器41と、通信フレーム単位で時分割して交互に通信を行うものとし、車両に搭載された通信機器である車載器41は、路側アンテナ11および12の両方との通信が安定している状態においてのみ通信を継続するものとする。これら路側アンテナ11および12は、従来の通信エリアを余り外れないように、図1中に矢印Pで示す車両31〜33の進行方向に対して、これら1対の路側アンテナ11−12の設置角度および設置位置が異なるように設置することとする。しかし、図1から明らかな如く、これら1対の路側アンテナ11−12は、車両31が走行するレーンL1に対して実質的に対称に配置される。
【0023】
上述した構成により、1対の路側アンテナ11−12から発射又は送出される搬送波の反射波が辿るルートを可能な限りばらつかせることを目的としている。搬送波が反射される要因としては、料金所に設置される車両検知器等の機器や天井、アンテナ等の支柱、車両31〜33のドライバーへの情報提供を行う看板、走行する車両31〜33自体等の種々の要素がある。静的に配置される建造物のみであれば、電波吸収帯等を使用して漏洩を抑えることにより、反射波の影響を低減することが可能である。しかし、車両31〜33は、車種および積載する荷物により種々異なり且つ連続して又は間隔をおいて時々刻々と通過する流動状態であり、車両による反射波が隣接車線に届くことにより通信可能となる範囲(漏洩範囲という)は動的に変化する。従って、漏洩を完全に解消することは、非常に困難又は不可能である。
【0024】
そこで、本発明の通信システム又はETCシステム10では、上述の如く1対の路側アンテナ11−12を略同一の通信エリアとし且つレーンL1に対して各路側アンテナの設置場所および角度を変化させて設置することにより、それぞれの路側アンテナからの反射波をばらつかせる。車載器41は、両方の路側アンテナ11−12から連続して正しくデータを受信できない限りは通信を行わないようにする。そして、本来の通信エリアでは従来どおり正常に通信を行い且つ隣接した車線L2からの漏洩範囲での通信を継続しないようにすることにより、上述した従来技術の課題を解消又は大幅に低減するものである。
【0025】
次に、図2は、本発明の無線通信システムで使用される路側無線機器の具体的構成例を示すブロック図である。図1を参照して上述した1対の路側アンテナ11および12は、5.8GHz帯の搬送波の送受信を行う。これら1対の路側アンテナ11−12に接続された高周波部13、この高周波部13に接続された無線制御部14およびこの無線制御部14に接続されたETC制御部15により構成される。
【0026】
高周波部13は、5.8GHzの信号とベースバンド信号の変復調を行う部分であり、ベースバンド信号を無線制御部14とやり取りする。また、車載器41(又は42)との通信を路側アンテナ11−12(又は21−22)の何れを使用して行うかという制御情報18を無線制御部14から受ける。無線制御部14は、車載器41(又は42)とのデータ送受信のベースバンド処理を行う部分であり、ベースバンド信号の分割/結合やエラー発生時の再送等を処理している。ETC制御部15は、課金情報や入口情報等を処理する部分である。
【0027】
第1レーンL1を走行する車両31の車載器41は、通信エリア11Aの中にあり且つ通信エリア12Aの中にもある。従って、両方の路側アンテナ11−12と送受信が可能であるので、通信を継続して正常に処理を終える。同様に、第2レーンL2を走行する車両32の車載器42も、1対の路側アンテナ21−22と通信可能である。一方、車両33は、路側アンテナの設置されていない第3レーンL3を走行している。この車載器43は、例えば隣接するレーンL2の路側アンテナ22からの搬送波が車両32等に反射することにより搬送波を受信できたとしても、同時に路側アンテナ21からの搬送波が届いていない限り、正しい通信範囲内に存在していないと判断するので、通信を開始しない。
【0028】
また、車載器42が正しく課金処理を終えたタイミングにおいて、まだ課金処理を終えていない車載器41を搭載する車両31が進入してきた場合について説明する。この場合には、車両31による反射のため車載器42が路側アンテナ12からの搬送波を受信したとしても、同様に次の通信フレームタイミングで路側アンテナ11からの搬送波を正常に受信しない限り、課金処理が継続されない。従って、反射波又は漏洩波等による誤動作を効果的に防止可能である。
【0029】
以上、本発明の無線通信システムの第1実施形態の構成および動作を説明した。尚、図2のETC制御部15は、当業者によく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細構成および動作は省略する。また、この実施形態では、路側アンテナを1対使用する構成とした。しかし、路側アンテナの数は、1対に限定されず、3個以上のアンテナを使用してもよい。
【0030】
次に、図3は、本発明による無線通信システムで使用される通信フレームを示すタイミングチャートである。上段に路側アンテナ11の動作を、下段に路側アンテナ12の動作を示す。通信フレームの長さは、例えば約2ミリ秒の固定長で、1フレーム毎に路側アンテナ11−12を切り替えて送受信を行うものとする。各通信フレームの先頭は、FCMS(Frame Control Message Slot)と呼ばれる通信制御用の情報が入っているスロットで構成されている。車載器41〜43は、このFCMS情報に基づきデータの送受信を行う。MDS(Message Data Slot)は、課金等のための実データをやりとりするためのものである。
【0031】
車載器41〜43は、内部の通信判定手段(図示せず)により、図3に示す通信フレームを連続してある回数以上正常に受信したか否かを判断する。正常に受信したと判断したとき、初めて課金処理等のための通信を開始することとする。換言すると、図3に示す如く路側アンテナ11および路側アンテナ12から交互にくる通信フレームが車載器41、42により正常に受信できない限り、通信を開始しない。
【0032】
次に、図4および図5を参照して、本発明による無線通信システムの他の実施形態を説明する。その基本的構成は、上述した第1(又は好適)実施形態と同様であるが、設置の容易さや現状の構成を考慮して改善がなされている。図4は、路側アンテナ11および12に、それぞれ独立し高周波部13A−13Bが設けられている。
【0033】
図1および図2に示す無線通信システムの第1実施形態では、路側アンテナ11−12を2つに分離していたため、5.8GHzの周波数を離れた場所に分配する必要がある。しかし、高周波部を13A−13Bに分割するのであれば、デジタル信号のみの分配となり、ケーブル等の制約が緩和され、設置が容易になる。また、年中無休(ノンストップ)で高信頼性が求められるETC(自動料金収受)システムにおいて一方の高周波部が故障した場合において、他方が正常に動作するのであれば、漏洩への対策は不十分であるが、運用を継続することが可能となるという効果が得られる。
【0034】
一方、図5の実施形態では、図4に示す高周波部13のみならず無線制御部も14Aおよび14Bの如く、路側アンテナ11−12毎に2分割する構成としている。既存の路側無線装置は、上述の如く故障時の対策として、冗長(現用/予備)構成をとっているものも多い。その場合には、既に図4および図5の構成となっているので、ハードウェアを付加することなく、この実施形態の導入を容易に行うことが可能である。
【0035】
以上、本発明による無線通信システムおよびETCシステムの好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。例えば、上述の実施形態は、路側アンテナを含む路側通信機器と車両等の移動体に搭載された車載器と通信し、料金の課金処理等を行うETCシステムであったが、斯かるETCシステムのみならず反射波又は隣接物体の影響を最小にして所定エリアの通信機器と安定的に通信を可能にするその他の無線通信システムに適用可能である。
【0036】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明の無線通信システムおよびETCシステムによると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、本発明によると、複数のアンテナを設け、異なる方向から実質的に同じエリアに電波を時分割で発射させ、たとえば移動体に搭載された通信機器と交信し、複数の通信フレームにわたり安定して送受信が確認された場合にのみ通信を継続して行う。従って、固定設置物からの反射波又は偶発的に生じる反射波等による誤動作等を効果的に軽減することが可能である。
【0037】
また、複数のアンテナを冗長構成された高周波部および/又は無線制御部で駆動することにより、通常状態では誤動作防止(又は軽減)効果を得ると共に万一高周波部又は無線制御部の1つが故障しても機能停止を行うことなく一定のサービスを継続することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるETCシステムの好適(又は第1)実施形態の構成図である。
【図2】図1のETCシステムに使用する路側通信機器の構成を示すブロック図である。
【図3】図1に示すETCシステムにおける1対の路側アンテナの動作状態を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明による無線通信システムの第2実施形態の路側通信機器の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明による無線通信システムの第3実施形態の路側通信機器の構成を示すブロック図である。
【図6】従来のETCシステムの構成図である。
【図7】図6のETCシステムにおける路側通信機器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 ETCシステム
11、12、21、22 路側アンテナ
11A、12A、21A、22A 電波発射エリア
31〜33 車両(移動体)
41〜43 車載器
L1〜L3 レーン
13 高周波部
14 無線制御部
15 ETC制御部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly to an ETC system using short-range wireless communication suitable for an automatic (or unmanned) toll collection device for charging a toll for a vehicle traveling on a toll road or the like.
[0002]
[Prior art]
On a toll road such as an expressway, a tollgate is located at an appropriate place and a toll applied to vehicles passing through the tollgate is collected. In the case of manual fee collection, the vehicle is temporarily stopped at the toll booth, and when payment of the applicable fee is completed, the gate is opened to permit the traffic. This fee payment takes time, especially if change is required. This causes traffic congestion on an expressway or the like, and also increases personnel expenses and the like at a toll booth.
[0003]
In order to solve or improve such a situation, an automatic toll collection system (hereinafter sometimes referred to as an ETC system) has been developed and gradually spread. The ETC system is a system that performs wireless communication between a gate and a vehicle-mounted computer when a vehicle passes through a tollgate, and automatically pays (charges) a fee. With this ETC, vehicles can pass at high speed without stopping at tollgates, so that the time required for passing through gates is greatly reduced, congestion is reduced, costs are reduced, and social issues have recently become a particular problem. Reduction of vehicle exhaust gas can be expected.
[0004]
Conventionally, various techniques related to such an ETC system have been proposed or disclosed. For example, a narrow-area wireless communication system has been disclosed that reduces the influence of radio wave reflection or leakage to an adjacent diagonal line on a multi-lane highway, thereby reducing errors in billing processing for vehicles passing through toll gates (for example, disclosed). And Patent Document 1.). Also, a narrow-area wireless continuous communication method and system that enables continuous communication to be received via a roadside antenna at an alternate position for time division operation is disclosed (for example, see Patent Document 2). Further, in roadside-vehicle communication of the DSRC (Dedicated Short-Range Communication), a radio wave radiated from an antenna of a roadside wireless device is generated by being reflected on a nearby building, installed object, road surface, ceiling, or the like. A roadside wireless communication system that solves the problem of unnecessary communication between an unnecessary radio wave and an on-vehicle device outside a predetermined communication area is disclosed (for example, see Patent Document 3). In addition, a vehicle that uses two antennas, a first antenna and a second antenna, on a road side and emits radio waves in a time-division manner to partially overlap each other or to an adjacent communication area to eliminate blind spots and pass through the vehicle A vehicle identification device that reliably communicates with a vehicle-mounted device is disclosed (for example, see Patent Document 4).
[0005]
First, a wireless communication system in a conventional ETC system will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 6 is a physical layout diagram of such a wireless communication system. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the roadside apparatus. This wireless communication system wirelessly communicates with on-vehicle devices (not shown) mounted on vehicles 311 and 312 running in communication ranges 112 and 212 via roadside antennas 111 and 211 provided on lanes adjacent to each other. Perform communication.
[0006]
As shown in FIG. 7, the roadside apparatus 100 generally includes a roadside antenna 111 that performs transmission / reception using microwaves in the 5.8 GHz band, a high frequency unit 113 that performs modulation / demodulation, a radio control unit 114 that performs digital processing for transmission / reception, and a billing unit. It is configured by an ETC control unit 115 that performs processing. The roadside antenna 111 has strong directivity in order to prevent radio wave leakage to an adjacent lane, and is designed so that a carrier having an electric field strength necessary for communication reaches only a predetermined narrow range. Also, the vehicle-mounted device is configured to communicate with the roadside antenna 111 only when receiving a carrier wave exceeding a certain electric field strength.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-42191 (pages 4 to 5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2002-135202 A (Page 4, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-2002-260033 (pages 4 to 5, FIG. 1)
[Patent Document 4]
JP-A-11-110686 (pages 5-7, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional ETC system has the following problems. That is, a carrier leaks to an adjacent lane due to factors such as an installation situation and a vehicle situation at a certain timing, and the vehicle-mounted device communicates with a roadside antenna (eg, 211) adjacent to a roadside antenna (eg, 111) which should originally communicate. Is performed, and there is an inconvenience that the user is improperly charged or cannot pass without being charged normally. In order to prevent such radio wave leakage, the directivity of the roadside antennas 111 and 211 has been reduced to minimize leakage to the adjacent lane, but various devices and devices in the tollgate, which change every moment It is difficult to completely block leakage due to the influence of radio waves reflected by the traveling vehicle.
[0009]
Further, in road-to-vehicle communication, there is a factor that attenuates a carrier wave such as a wiper or glass of a vehicle, so that it is necessary to increase the range of the communicable electric field strength to some extent. Similarly, the range of the electric field strength that does not need to be communicated needs to have a certain width. From the viewpoint of the vehicle-mounted device, the communication must be started without being able to determine which carrier is the carrier from the roadside antenna that should originally communicate. At this time, even when communication with the roadside antenna in the adjacent lane is started, there is a risk that double billing may be performed without noticing that, or the billing station may be stopped at the toll booth because the billing process is not performed normally.
[0010]
[Object of the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and effectively suppresses a malfunction due to a reflected wave from an adjacent fixed or moving object, and a wireless communication system capable of performing a stable operation. It is an object of the present invention to provide an ETC system that uses an ETC.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a wireless communication system according to the present invention and an ETC system using the same employ the following characteristic configurations.
[0012]
(1) In a wireless communication system for performing wireless communication between a communication device located in a predetermined area and a fixed antenna,
Using a plurality of antennas arranged apart from each other as the antenna, the plurality of antennas are alternately transmitted and received by the communication device in a time-division manner, and can be normally transmitted and received with the plurality of antennas. A wireless communication system that continues communication only when it can be confirmed.
[0013]
(2) The wireless communication system according to (1), wherein the plurality of antennas emit radio waves in mutually different directions and in an area substantially overlapping with each other.
[0014]
(3) The above-mentioned (1) or (2), wherein the plurality of antennas and the communication device operate alternately in a predetermined communication frame, and are determined to be stable through a plurality of stable transmissions / receptions. Wireless communication system.
[0015]
(4) In an ETC system in which a roadside antenna provided at a tollgate on a toll road and an on-vehicle device passing through the tollgate wirelessly communicate with each other to charge a toll, etc.
A pair of the roadside antennas is provided in a traffic lane of the vehicle at the tollgate, and a radio wave from the pair of roadside antennas is emitted to a predetermined area of the traffic lane, between the vehicle-mounted device and the pair of roadside antennas. An ETC system for transmitting and receiving and including communication stability determining means for both transmission and reception.
[0016]
(5) The ETC system according to (4), wherein the pair of roadside antennas are substantially symmetrically arranged on both sides of the traffic lane, and alternately transmit and receive in a time division manner.
[0017]
(6) The ETC system according to (4) or (5), wherein the time division is performed for each predetermined communication frame of several milliseconds.
[0018]
(7) The ETC system according to (4), (5) or (6), wherein the pair of roadside antennas are driven by redundant high-frequency units of the roadside communication device.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a configuration and an operation of a preferred embodiment of a wireless communication system and an ETC system using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0020]
First, FIG. 1 shows a configuration diagram of a first embodiment of an ETC system using a wireless communication system according to the present invention. The ETC system 10 includes, for example, a pair of roadside antennas 11 that are substantially equal to the two traffic lanes L1 and L2 among the three traffic (or traveling) lanes L1 to L3 and are symmetrically arranged with respect to the traffic lanes. -12, 21-22. In FIG. 1, vehicles (that is, moving bodies) 31, 32, and 33 are traveling on traffic lanes L1, L2, and L3, respectively. Vehicles 31 and 32 are equipped with on-vehicle devices 41 and 42, which are communication devices for communicating with antennas 11-12 and 21-22, respectively.
[0021]
In the ETC system 10 shown in FIG. 1, a pair of roadside antennas 11-12 and 21-22, which are base station antennas installed at a tollgate or the like, transmit and receive data alternately in a time-division manner. Here, the communication area (range) of the roadside antenna 11 in the first lane L1 is 11A, and the communication area of the roadside antenna 12 is 12A. Similarly, in the second lane L2, the communication areas of the roadside antennas 22 and 22 are 21A and 22A, respectively. The vehicle-mounted device 41 of the vehicle 31 transmits and receives data to and from the roadside apparatus in the overlapping area of the communication areas 11A and 12A, and processes toll collection and the like.
[0022]
Here, the roadside antennas 11 and 12 communicate with the vehicle-mounted device 41 alternately in a time-division manner on a communication frame basis, and the vehicle-mounted device 41, which is a communication device mounted on the vehicle, includes the roadside antenna 11 and It is assumed that communication is continued only in a state where communication with both of them is stable. These roadside antennas 11 and 12 are installed at an angle relative to the traveling direction of vehicles 31 to 33 indicated by arrow P in FIG. And installation positions are different. However, as is clear from FIG. 1, the pair of roadside antennas 11-12 are arranged substantially symmetrically with respect to the lane L1 on which the vehicle 31 runs.
[0023]
With the above-described configuration, it is an object of the present invention to vary as much as possible the route followed by the reflected wave of the carrier wave emitted or transmitted from the pair of roadside antennas 11-12. Factors that cause the carrier wave to be reflected include devices such as a vehicle detector installed at the tollgate, ceilings, columns such as antennas, signboards that provide information to drivers of vehicles 31 to 33, and vehicles 31 to 33 that travel. And so on. If only buildings are statically arranged, it is possible to reduce the influence of reflected waves by suppressing leakage using a radio wave absorption band or the like. However, the vehicles 31 to 33 are in a flowing state that varies depending on the type of the vehicle and the loaded luggage, and flows continuously or at intervals from time to time, and communication becomes possible when the reflected wave from the vehicle reaches the adjacent lane. The range (called the leak range) changes dynamically. Therefore, it is very difficult or impossible to completely eliminate the leak.
[0024]
Therefore, in the communication system or the ETC system 10 of the present invention, as described above, the pair of roadside antennas 11-12 are set to be substantially the same communication area, and the installation location and angle of each roadside antenna are changed with respect to the lane L1. By doing so, the reflected waves from each roadside antenna are dispersed. The vehicle-mounted device 41 does not perform communication unless data can be continuously and correctly received from both roadside antennas 11-12. In the original communication area, communication is normally performed as before, and communication in the leakage range from the adjacent lane L2 is not continued, thereby solving or significantly reducing the above-described problems of the related art. is there.
[0025]
Next, FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration example of a roadside wireless device used in the wireless communication system of the present invention. The pair of roadside antennas 11 and 12 described above with reference to FIG. 1 transmit and receive a 5.8 GHz band carrier. The high-frequency section 13 is connected to the pair of roadside antennas 11-12, the radio control section 14 is connected to the high-frequency section 13, and the ETC control section 15 is connected to the radio control section 14.
[0026]
The high-frequency section 13 is a section that modulates and demodulates the 5.8 GHz signal and the baseband signal, and exchanges the baseband signal with the wireless control section 14. Further, control information 18 indicating which one of the roadside antennas 11-12 (or 21-22) is used for communication with the vehicle-mounted device 41 (or 42) is received from the wireless control unit 14. The wireless control unit 14 is a part that performs baseband processing for data transmission and reception with the vehicle-mounted device 41 (or 42), and processes division / combination of baseband signals and retransmission when an error occurs. The ETC control unit 15 is a unit that processes charging information, entrance information, and the like.
[0027]
The vehicle-mounted device 41 of the vehicle 31 traveling on the first lane L1 is in the communication area 11A and also in the communication area 12A. Therefore, transmission and reception with both roadside antennas 11-12 are possible, so that communication is continued and processing is normally completed. Similarly, the vehicle-mounted device 42 of the vehicle 32 traveling on the second lane L2 can also communicate with the pair of roadside antennas 21-22. On the other hand, the vehicle 33 is traveling on the third lane L3 where the roadside antenna is not installed. For example, even if the carrier wave from the roadside antenna 22 in the adjacent lane L2 can be received by being reflected on the vehicle 32 or the like, the on-vehicle device 43 performs correct communication unless the carrier wave from the roadside antenna 21 reaches at the same time. Since it is determined that it is not within the range, communication is not started.
[0028]
Also, a case will be described in which the vehicle 31 equipped with the vehicle-mounted device 41 that has not yet completed the charging process enters at the timing when the vehicle-mounted device 42 has correctly completed the charging process. In this case, even if the vehicle-mounted device 42 receives the carrier wave from the roadside antenna 12 due to the reflection by the vehicle 31, the charging process is similarly performed unless the carrier wave from the roadside antenna 11 is normally received at the next communication frame timing. Is not continued. Therefore, it is possible to effectively prevent a malfunction due to a reflected wave or a leaky wave.
[0029]
The configuration and operation of the first embodiment of the wireless communication system according to the present invention have been described above. The ETC control unit 15 shown in FIG. 2 is well known to those skilled in the art, and is not directly related to the present invention. In this embodiment, a pair of roadside antennas is used. However, the number of roadside antennas is not limited to one pair, and three or more antennas may be used.
[0030]
Next, FIG. 3 is a timing chart showing a communication frame used in the wireless communication system according to the present invention. The upper part shows the operation of the roadside antenna 11, and the lower part shows the operation of the roadside antenna 12. The communication frame has a fixed length of, for example, about 2 milliseconds, and performs transmission and reception by switching the roadside antennas 11-12 for each frame. The head of each communication frame is formed of a slot containing communication control information called FCMS (Frame Control Message Slot). The vehicle-mounted devices 41 to 43 transmit and receive data based on the FCMS information. MDS (Message Data Slot) is for exchanging actual data for billing and the like.
[0031]
The in-vehicle devices 41 to 43 determine whether or not the communication frame shown in FIG. 3 has been normally received more than a certain number of times continuously by an internal communication determination unit (not shown). When it is determined that the data has been received normally, communication for charging processing or the like is started for the first time. In other words, as shown in FIG. 3, communication is not started unless communication frames alternately coming from the roadside antenna 11 and the roadside antenna 12 can be normally received by the vehicle-mounted devices 41 and 42.
[0032]
Next, another embodiment of the wireless communication system according to the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration is the same as that of the above-described first (or preferred) embodiment, but is improved in consideration of ease of installation and the current configuration. In FIG. 4, the roadside antennas 11 and 12 are provided with high-frequency sections 13A to 13B independently of each other.
[0033]
In the first embodiment of the wireless communication system shown in FIGS. 1 and 2, the roadside antennas 11-12 are separated into two, so that it is necessary to distribute the frequency of 5.8 GHz to distant places. However, if the high-frequency section is divided into 13A-13B, only digital signals are distributed, so that restrictions on cables and the like are eased and installation becomes easy. Also, if one high-frequency unit fails in an ETC (automatic toll collection) system that requires high reliability 24 hours a day (non-stop), if the other operates normally, there is no measure for leakage. Although sufficient, there is an effect that the operation can be continued.
[0034]
On the other hand, in the embodiment of FIG. 5, not only the high frequency unit 13 shown in FIG. 4 but also the wireless control unit is divided into two for each roadside antenna 11-12, as in 14A and 14B. Many of the existing roadside apparatuses have a redundant (working / standby) configuration as a countermeasure in the event of a failure as described above. In this case, the configuration of FIGS. 4 and 5 is already used, so that the embodiment can be easily introduced without adding hardware.
[0035]
The configuration and operation of the preferred embodiment of the wireless communication system and the ETC system according to the present invention have been described above in detail. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. It will be readily apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made in accordance with the particular application without departing from the spirit of the invention. For example, the above-described embodiment is an ETC system that communicates with a roadside communication device including a roadside antenna and an on-vehicle device mounted on a moving body such as a vehicle, and performs a fee billing process. However, the present invention can be applied to other wireless communication systems that can stably communicate with a communication device in a predetermined area while minimizing the influence of a reflected wave or an adjacent object.
[0036]
【The invention's effect】
As is evident from the above description, according to the wireless communication system and the ETC system of the present invention, the following remarkable practical effects can be obtained. That is, according to the present invention, a plurality of antennas are provided, radio waves are emitted from different directions to substantially the same area in a time-division manner, for example, to communicate with a communication device mounted on a mobile body, and to stabilize over a plurality of communication frames. Communication is continued only when transmission / reception is confirmed. Therefore, it is possible to effectively reduce a malfunction caused by a reflected wave from the fixed installation object or an accidentally generated reflected wave or the like.
[0037]
In addition, by driving a plurality of antennas with a redundantly configured high-frequency unit and / or wireless control unit, a malfunction prevention (or reduction) effect is obtained in a normal state, and one of the high-frequency unit and one of the wireless control units may fail. However, it is possible to continue a certain service without stopping the function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a preferred (or first) embodiment of an ETC system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a roadside communication device used in the ETC system of FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart showing an operation state of a pair of roadside antennas in the ETC system shown in FIG.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a roadside communication device of a second embodiment of the wireless communication system according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a roadside communication device of a third embodiment of the wireless communication system according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional ETC system.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a roadside communication device in the ETC system of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
10 ETC systems 11, 12, 21, 22 Roadside antennas 11A, 12A, 21A, 22A Radio wave emission areas 31-33 Vehicles (moving objects)
41 to 43 Onboard equipment L1 to L3 Lane 13 High frequency unit 14 Wireless control unit 15 ETC control unit

Claims (7)

所定エリアに位置する通信機器と固定アンテナ間で無線通信する無線通信システムにおいて、
前記アンテナとして相互に離間して配置された複数のアンテナを使用し、該複数のアンテナは、前記通信機器と時分割により交互に送受信して、前記複数のアンテナと正常に送受信可能であることを確認できたときのみ通信を継続して行うことを特徴とする無線通信システム。
In a wireless communication system that performs wireless communication between a communication device located in a predetermined area and a fixed antenna,
Using a plurality of antennas arranged apart from each other as the antenna, the plurality of antennas are alternately transmitted and received by the communication device in a time-division manner, and can be normally transmitted and received with the plurality of antennas. A wireless communication system wherein communication is continuously performed only when confirmation is possible.
前記複数のアンテナは、相互に異なる方向且つ実質的にオーバーラップするエリアに電波を発射することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。The wireless communication system according to claim 1, wherein the plurality of antennas emit radio waves in mutually different directions and in substantially overlapping areas. 前記複数のアンテナおよび前記通信機器は、予め決められた通信フレームで交互に動作し、複数回の安定的な送受信を以って安定であると判断することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。The method according to claim 1, wherein the plurality of antennas and the communication device operate alternately in a predetermined communication frame, and determine that the plurality of antennas and the communication device are stable through a plurality of stable transmission and reception. A wireless communication system as described. 有料道路の料金所に設けられた路側アンテナと前記料金所を通過する車載器との間で無線通信して通行料の課金処理等を行うETCシステムにおいて、
前記料金所の前記車両の通行レーンに前記路側アンテナを1対設け、該1対の路側アンテナからの電波を前記通行レーンの所定エリアへ発射させ、前記車載器と前記1対の路側アンテナ間で送受信し、該両送受信の通信安定度判断手段を備えることを特徴とするETCシステム。
In an ETC system that performs radio communication between a roadside antenna provided at a tollgate on a toll road and an on-vehicle device passing through the tollgate to charge a toll, and the like,
A pair of the roadside antennas is provided in a traffic lane of the vehicle at the tollgate, and a radio wave from the pair of roadside antennas is emitted to a predetermined area of the traffic lane, between the vehicle-mounted device and the pair of roadside antennas. An ETC system comprising: a transmitting / receiving unit; and a communication stability determining unit for both transmitting and receiving.
前記1対の路側アンテナは、実質的に前記通行レーンの両側に対称的に配置され、時分割で交互に送受信を行うことを特徴とする請求項4に記載のETCシステム。The ETC system according to claim 4, wherein the pair of roadside antennas are arranged substantially symmetrically on both sides of the traffic lane, and alternately transmit and receive in a time-division manner. 前記時分割は、予め決められた数ミリ秒の通信フレーム毎に行うことを特徴とする請求項4又は5に記載のETCシステム。The ETC system according to claim 4, wherein the time division is performed for each predetermined communication frame of several milliseconds. 前記1対の路側アンテナは、それぞれ路側通信機器の冗長構成された高周波部により駆動されることを特徴とする請求項4、5又は6に記載のETCシステム。7. The ETC system according to claim 4, wherein the pair of roadside antennas are driven by redundant high-frequency units of the roadside communication device. 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009536511A (en) * 2006-05-04 2009-10-08 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー Transmitter architecture based on antenna parasitic switching
JP2010135982A (en) * 2008-12-03 2010-06-17 Nec Corp Radio equipment and communication method thereof

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