JP2006323665A - 車載器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＳＲＣ通信に用いるアンテナ分離型の車載器においてアンテナ側からの簡単な操作により回路状態、動作状態を確認できるようにする。
【解決手段】ＤＳＲＣ通信に用いる車載器を本体部（２）とアンテナ部（３）と両者を結ぶ１本の同軸ケーブル（４）とを備えて構成する。アンテナ部には同軸ケーブルの内導体（４ａ）と外導体（４ｂ）との間にアンテナ回路（５）と、操作スイッチ（ＳＷ１）が操作されると２端子間の抵抗値が変化する２端子抵抗回路網（６）との並列接続回路を設ける。本体部には本体部側から同軸ケーブルを通してみた前記並列接続回路の直流抵抗値の変化から操作スイッチの状態を検出する操作状態検出手段と信号処理手段を設ける。操作スイッチの操作を検出した時に回路状態、動作状態の診断を行なって音声にて報知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有料道路の自動料金収受システム（Electronic Toll Collection System：以下、ＥＴＣシステムという。）、車車間通信等で採用されているＤＳＲＣ通信（Dedicated Short Range Communication：専用狭域通信）を行なう車載器に関し、特にアンテナ部分と本体部分とを分離した構成の車載器に関する。

近年、走行する車両と路上機との間、あるいは走行する車両間で行なう無線による情報交換を利用したサービスが拡がりつつある。この場合の無線交信にはマイクロ波帯の電波を使用し、限られた範囲内のみで通信を行なうＤＳＲＣ通信が採用される。

ＤＳＲＣ通信は無線通信であるためアンテナを備える。そして、アンテナで送受信する電波の送受信部、その送受信情報に基づいて必要なサービス提供を行なうデータ処理部、入出力部等を備える。これらアンテナ、送受信部、データ処理部、入出力部等は一つの筐体にまとめて収納されることもある。

しかし、アンテナは路上機や他の車両との交信の必要上、車のダッシュボード上などの見通しの良い場所に設置される。一つの筐体にまとめると装置が大きくなるため目障りであり設置場所に困ることもある。また、ダッシュボード上では盗難に合いやすい。そこで、アンテナと操作表示の部分とそれ以外の本体部分とを別々の筐体に収納する分離型が開発された。分離型では、小型のアンテナ側部分はダッシュボード上などに置くのに対して、本体側部分は設置に場所を選ばないためグローブボックス内等の盗難に合いにくい場合に設置できる利点がある。

図４は、そのような分離型に構成したＥＴＣシステム用車載器の構成例である（特許文献１参照）。この車載器５０では本体部５１とアンテナ部５２とは１本の同軸ケーブル５３のみで結ばれている。ＥＴＣアンテナ５４により送受信される高周波信号、及び操作部５５、ＥＴＣ情報表示部５６用の操作信号は、この同軸ケーブル５３を共用して伝送される。操作信号はシリアル通信により伝送される。そのため、本体部５１とアンテナ部５２にはそれぞれ通信インターフェイス５７、５８が設けられている。

しかし、この図４に示す分離型の構成は、本体部５１の盗難防止には効果があるものの通信インターフェイス５７、５８を必要とするためにコストが高くなりやすい。対策として操作部５５、ＥＴＣ情報表示部５６も本体部５１に移し、ユーザ向けの出力情報は全て音声で行なうようにした装置もある。音声で出力すれば本体部５１をグローブボックス内等のユーザが視認できない場所に設置することもできる。ユーザによる手入力操作を殆ど必要としない車載器の場合にはそれで間に合う。そのように操作部５５を本体部５１側に移せば、アンテナ部５２と本体部５１との間の操作信号の伝送がなくなり通信インターフェイス５７、５８が不要になってコストが安くなる。

しかし、一般に分離型の場合には、アンテナ部と本体部との間のケーブル接続を忘れたり、接続部に接触不良が生じたりすることがある。ＥＴＣシステム用車載器の場合、そのような状態で車両が料金所に進入するとゲートが開かずに衝突を起こす。また、接続が正常でも電源を入れ忘れていたり本体部に故障が生じていたりした場合も同様である。従って、分離型であっても操作し易い位置に設置されている回路の接続状態、本体部の動作状態、電源状態等を必要な時に簡単な操作で確認できることが求められる。
特開２００２−９２６７２号公報

本発明はこのような背景からなされたもので、その課題は、ＤＳＲＣ通信に用いるアンテナ分離型の車載器であって、回路の接続状態、本体部の動作状態、電源状態等を必要な時に簡単な操作で確認できるようにした車載器を提供することにある。

前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、ＤＳＲＣ通信に用いる車載器であって、本体部（２）とアンテナ部（３）と両者を結ぶ１本の同軸ケーブル（４）とを備えて構成され、前記アンテナ部は前記同軸ケーブルの内導体（４ａ）と外導体（４ｂ）との間にアンテナ回路（５）と、操作スイッチ（ＳＷ１）を含み該操作スイッチが操作されると２端子間の抵抗値が変化する２端子抵抗回路網（６）との並列接続回路を備え、前記本体部は該本体部側から前記同軸ケーブルを通してみた前記並列接続回路の直流抵抗値の変化から前記操作スイッチ（ＳＷ１）の操作状態を検出する操作状態検出手段と、前記アンテナ回路が捉えた信号を処理する信号処理手段と、を備えることを特徴とする車載器である。

このような構成とすれば、高周波信号を伝送するための同軸ケーブルを利用して操作指示信号を本体部側に送ることができ、配線が単純化されると同時に本体部とアンテナ部にシリアル通信用のインターフェイス回路も不要となる効果を奏する。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載器において、前記操作状態検出手段は前記同軸ケーブルの外導体（４ｂ）を基準とした一定の直流電源電圧（Ｖs）を供給する直流電源回路（１６）と、該直流電源回路の出力端子と前記同軸ケーブルの内導体（４ａ）との間に接続した抵抗（Ｒ１）と、前記内導体の直流電圧（Ｖｉ）を検出する電圧レベル検出回路（１２）と、前記電圧レベル検出回路で検出した直流電圧の値の変化から前記操作スイッチ（ＳＷ１）の操作状態を検出する制御回路（１０）とを備えて構成されていることを特徴とする。

このような構成とすれば、電圧レベル検出回路の出力電圧の値からアンテナ部に設けた操作スイッチの操作状態を検出することができる。また、本体部とアンテナ部との間の信号線として高周波信号を伝送するための同軸ケーブルを利用するため追加の配線が不要となる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車載器において、前記本体部（２）は前記操作状態検出手段が前記操作スイッチ（ＳＷ１）が操作されたことを検出した場合に前記同軸ケーブル及び前記２端子抵抗回路網の回路状態の診断を行なう回路状態診断手段と、該回路状態診断手段による診断の結果を報知する回路状態報知手段と、を更に備えることを特徴とする。

このような構成とすれば、アンテナ部からの簡単な操作により本体部側で回路状態の診断を行なわせることができる。また、操作を知らせる信号線として高周波信号を伝送するための同軸ケーブルを利用しているため追加の配線を必要としない利点がある。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車載器において、前記本体部（２）は、前記操作状態検出手段が前記操作スイッチ（ＳＷ１）が操作されたことを検出した場合に前記信号処理手段を構成する部分の動作状態の診断を行なう動作状態診断手段と、該動作状態診断手段による診断の結果を報知する動作状態報知手段と、を更に備えることを特徴とする。

このような構成とすれば、アンテナ部からの簡単な操作により本体部側で動作状態の診断を行なわせることができる。また、操作を知らせる信号線として高周波信号を伝送するための同軸ケーブルを利用しているため追加の配線を必要としない利点がある。

また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の車載器において、前記回路状態報知手段は前記診断の結果を音声にて報知することを特徴とする。
このように音声にて報知する構成とすれば、本体部を盗難に合いにくい個所に隠して設置することが可能となる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の車載器において、前記動作状態報知手段は前記診断の結果を音声にて報知することを特徴とする。
このように音声にて報知する構成とすれば、本体部を盗難に合いにくい個所に隠して設置することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して詳しく説明する。本実施形態では、ＤＳＲＣ通信に用いる車載器として代表的なＥＴＣシステム用の車載器を例に挙げて説明する。図１は、そのＥＴＣシステム用の車載器の回路構成をブロック図で示したものである。車載器１は、本体部２とアンテナ部３と、その両者を結ぶ１本の同軸ケーブル４により構成される。

アンテナ部３はアンテナ回路５、２端子抵抗回路網６、ローパスフィルタ８を備えて構成される。２端子抵抗回路網６とローパスフィルタ８とは直列に接続され、アンテナ回路５と共に同軸ケーブル４の内導体４ａと外導体４ｂとの間に並列に接続されている。同軸ケーブル４の外導体４ｂは接地されている。

アンテナ回路５はアンテナ素子５ａとバンドパスフィルタ７を備える。アンテナ素子５ａは、料金所に設置されたＥＴＣ路上機のアンテナとの間で料金収受に関する無線電波の送受信を行なうためのものである。交信はＤＳＲＣ通信で行なわれ周波数５．８ＧＨｚの電波が使用される。バンドパスフィルタ７はその５．８ＧＨｚの高周波信号のみを通過させるためのもので、アンテナ素子５ａと同軸ケーブル４の内導体４ａとの間に接続される。ＥＴＣ路上機からの電波受信によりアンテナ素子５ａと接地ＧＮＤ間に高周波電圧が生成され、生成された高周波電圧はバンドパスフィルタ７を通った後、同軸ケーブル４により本体部２に伝送される。

ＥＴＣ路上機へ電波を送信する際は、送信データで変調された高周波電圧が同軸ケーブル４により本体部２から送られてくる。送られてきた高周波電圧はバンドパスフィルタ７を通った後、アンテナ回路５に供給され電磁波となって放射される。バンドパスフィルタ７は、接地ＧＮＤとの間の直流抵抗が極めて高い値になるように構成されたものである。バンドパスフィルタ７は必ずこの場所に必要なものではなく、例えば、後述する無線信号回路（１３）の入力部に取り付けてもよい。

２端子抵抗回路網６は内部にスイッチ１個を含み、そのスイッチが操作されると２端子の両端間の抵抗値が変化するように構成された抵抗回路網である。本明細書ではそのように構成された回路網を２端子抵抗回路網と呼んでいる。図中に示した２端子抵抗回路網６は一例で、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、操作スイッチＳＷ１により構成される。抵抗Ｒ２は、２端子抵抗回路網６の両端子間に接続される。抵抗Ｒ３と操作スイッチＳＷ１とは直列に接続した上で、抵抗Ｒ２に並列に接続される。操作スイッチＳＷ１は常時は非導通状態で操作時のみ導通状態となるスイッチで、例えば押しボタンスイッチを用いることができる。２端子抵抗回路網６の接地されていない端子と同軸ケーブル４の内導体４ａとの間にはローパスフィルタ８が接続されている。

ローパスフィルタ８は、同軸ケーブル４の内導体４ａを流れる高周波電流が２端子抵抗回路網６を通って接地ＧＮＤに流れるのを防止するためのものである。ローパスフィルタ８は２端子のローパスフィルタ８で例えばインダクタで構成される。このローパスフィルタ８は必ず必要なものではなく、２端子抵抗回路網６の抵抗値が十分に高い場合には省くこともできる。

本体部２は、制御回路１０、電圧レベル検出回路１２、無線信号回路１３、音声出力装置１４、ＩＣカードインターフェイス回路１５、直流電源回路１６、抵抗Ｒ１、ローパスフィルタ１７とを備えて構成される。

制御回路１０は、車載器１の動作全般を制御するものでマイクロコンピュータを主体に構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、それらを結ぶバスライン、入出力インターフェイス回路などを有する。

直流電源回路１６は外部から電源供給を受けて一定の直流電源電圧Ｖsを生成し、本体部２内の各回路、装置に電源供給を行なう。直流電源回路１６の直流電源電圧Ｖｓの基準側は接地されている。同軸ケーブル４の外導体４ｂは本体部２側でも接地されている。

直流電源回路１６の出力端子１６ａには抵抗Ｒ１が接続され、その抵抗Ｒ１と同軸ケーブル４の内導体４ａとの間にはローパスフィルタ１７が接続されている。ローパスフィルタ１７は高周波に対するインピーダンスは高く、直流に対するインピーダンスは低くしたもので、例えばインダクタで構成される。ローパスフィルタ１７は同軸ケーブル４の内導体４ａを流れる高周波電流が次に説明する電圧レベル検出回路１２に入力されたり、直流電源回路１６に流れたりするのを防止する役割を果たす。ローパスフィルタ１７はこの場所に必ず必要とする訳ではなく、電圧レベル検出回路１２内の入力部や直流電源回路１６の出力部に個別に設けるようにしてもよい。以後の説明では、ローパスフィルタ１７の直流抵抗値は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の抵抗値と比較して無視できるものとして扱う。

電圧レベル検出回路１２は、接地ＧＮＤの電位を基準とする同軸ケーブル４の内導体４ａの電圧を検出して制御回路１０に知らせるもので、例えばＡ／Ｄ変換器で構成される。電圧レベル検出回路１２には、抵抗Ｒ１とローパスフィルタ１７との相互接続点の電圧Ｖｉが入力される。ローパスフィルタ１７の直流抵抗は低いので電圧レベル検出回路１２の入力電圧Ｖｉは内導体４ａの電圧に等しい。

無線信号回路１３は同軸ケーブル４と制御回路１０との間に接続され、無線信号として送受信される高周波電圧の送受信処理を行なう。内部には搬送波生成回路、変調回路、復調回路等を有する。無線信号回路１３の入力部には同軸ケーブル４の内導体４ａに直列に図示しないコンデンサが接続してあり、内導体４ａとの間で直流電流の入出力が生じないようにしてある。

音声出力装置１４は、自己診断結果や料金案内を音声にてユーザに知らせるためのものである。ＩＣカードインターフェイス回路１５は、料金収受に必要な情報を記憶させたＩＣカード１８との間で情報の読み出し、情報の書き込みを行なうものである。

次に、このような構成の下での本実施形態の車載器１の動作について説明する。本実施形態の車載器１は、従来の車載器と同様に料金収受に必要な情報を料金所の路上機との間で行なうのに加えて、指示された時に車載器１の自己診断を行なってその結果をユーザに音声で知らせる。その自己診断の指示の有無を判断するための装置構成とその判断処理に特徴を有する。

図２は、制御回路１０の制御フローを表わしたものである。図２の制御フローの実行に先立ち、制御回路１０内のＲＯＭには２端子抵抗回路網６内の操作スイッチＳＷ１が操作された状態における同軸ケーブル４の内導体４ａの電圧Ｖｉの値を予め記憶させておく。その値を操作時電圧Ｖionと呼ぶことにする。２端子抵抗回路網６が図１中に示した回路構成の場合、その値はＶｓ・Ｒ２３／（Ｒ１＋Ｒ２３）に等しい。但し、Ｒ２３は抵抗Ｒ２とＲ３を並列接続した場合の抵抗値である。

このような前準備をした後、直流電源回路１６より電源供給が開始されると制御回路１０は図２の制御フローの実行を開始する。最初のステップＳ１では微小時間待機する。これは直流電源回路１６の電源が各回路に供給され、各回路が正常動作に入るまでの待機時間である。

続くステップＳ２では、電圧レベル検出回路１２の出力電圧を読み込む。読み込んだ値を読み込み電圧Ｖi2とする。続くステップＳ３では、読み込み電圧Ｖi2の値が前述した操作時電圧Ｖionに一致しているか否かを判定する。この場合、読み込み電圧Ｖi2の値が操作時電圧Ｖionに完全に一致することは事実上ありえないので、その差が所定の誤差ΔＶ１以内であれば一致していると判定する。

一致している場合にはステップＳ４に移り、制御回路１０は信号処理手段を構成する部分の自己診断（動作状態診断）を実行する。なお、特許請求の範囲にも記載した信号処理手段は、本実施形態では無線信号回路１３、制御回路１０、ＩＣインターフェイス回路１５により構成されている。また、特許請求の範囲に記載した動作状態診断手段は制御回路１０により実現されている。

自己診断ではＩＣカード１８がＩＣカードインターフェイス回路１５に挿入されているか、ＩＣカード１８との間のデータの読み出し／データの書き込みが正常にできるか、無線信号回路１３の動作は正常か等の診断を行なう。診断結果は音声出力装置（この場合は動作状態報知手段に相当）１４にて報知する（ステップＳ５）。この場合、診断で異常が発見された場合だけでなく正常であった場合もその旨の通報を行なう。そして、ステップＳ６に移る。

ステップＳ６では回路状態の診断を実行する。回路状態の診断とは主に回路の接続状態の診断をいう。ステップＳ６が実行されるのは、読み込み電圧Ｖi2の値が前述の操作時電圧Ｖionと前記誤差ΔＶ１以内で一致しているとステップＳ３にて判定された場合である。ステップＳ６での回路状態診断は、この誤差ΔＶ１以内で操作時電圧Ｖionに一致しているステップＳ２における読み込み電圧Ｖi2の値と操作時電圧Ｖionとの誤差Ｖ２の絶対値の大きさに基づいて行なう。

その誤差Ｖ２の絶対値が所定の値よりも大きかった場合には、ケーブル４と本体部２との間のコネクタ（図示せず。）の接触異常、ケーブル４とアンテナ部３との間のコネクタ接触異常、直流電源回路１６の出力電圧の異常、電圧レベル検出回路１２の変換異常、同軸ケーブル４の内導体４ａと接地間の絶縁抵抗の低下等が生じていると判断される。なお、ここで特許請求の範囲に記載した回路状態診断手段は、本実施形態では電圧レベル検出回路１２、直流電源回路１６、抵抗Ｒ１、制御回路１０により構成されている。

次のステップＳ７では、このような回路状態の診断結果を音声出力装置（この場合は回路状態報知手段に相当）１４にて報知する。診断結果は、異常が発見された場合だけでなく正常であった場合にもその旨の報知を行なう。そして、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ３にて読み込み電圧Ｖi2が操作時電圧Ｖionに誤差ΔＶ１以内で一致していないと判定された場合にはステップＳ８に移る。ステップＳ８では、入口料金所又は出口料金所の路上機から発信されている問いかけ電波を受信したか否かを判定する。受信していない場合はステップＳ２に戻る。受信した場合はステップＳ９に移り、路上機と間で料金収受に必要な交信を行なう。交信は無線信号回路１３、アンテナ素子５ａを介して行なう。交信が終了したならばその結果を音声出力装置１４にて通報する（ステップＳ１０）。出口料金所の路上機と交信した場合には通行料金の案内がされる。通報終了でステップＳ２に戻る。

このようにして本実施形態の車載器１では、ユーザが操作スイッチＳＷ１を操作した時に動作状態の診断と回路状態の診断が実行されその診断結果が音声で報知される。操作スイッチＳＷ１が操作された場合には異常が発見されないときでも診断結果が報知される。従って、操作スイッチＳＷ１を操作したにも関わらず何らの診断結果も音声で報知されない場合には、そのことによって制御回路１０の異常、アンテナ部３の接続忘れ、電源異常等の何らかの異常が発生していることを知ることができる。

また、本実施形態の車載器１では、本体部２とアンテナ部３との接続が１本の同軸ケーブル４のみで行なわれるため配線が簡単であり低コストで済む。そして、アンテナ部３に設けられる操作部品は操作スイッチＳＷ１のみの簡単な構成であるためアンテナ部３を小型に構成することができる。また、操作スイッチＳＷ１の操作状態を本体部２に伝える信号線には高周波電圧を伝える同軸ケーブル４を兼用使用する上、操作信号の伝達には「背景技術」で説明したようなシリアル通信を使用しない。従って、装置が低コストになる。

更に、本体部２とアンテナ部３とを分離してユーザに対する報知は音声で行なうようにしているために、ＩＣカード１８が装着される本体部２を外部から視認しにくい場所に取り付けておくことができる。従って、施錠可能なグローブボックス内などに取り付けることによりＩＣカード１８や本体部２自体の盗難を防止することができる。

なお、前述したように２端子抵抗回路網６は内部にスイッチ１個を含み、そのスイッチが操作されると２端子の両端間の抵抗値が変化するように構成された抵抗回路網である。従って、図１中に示した２端子抵抗回路網６以外に例えば図３（１）、（２）、（３）に示すような回路を採用してもよい。

本発明に係る車載器の回路構成の例である。 制御回路１０の制御フローである。 ２端子抵抗回路網６の変形実施形態である。 従来技術に係る図１相当図である。

符号の説明

図面中、１は車載器、２は本体部、３はアンテナ部、４は同軸ケーブル、４ａは内導体、４ｂは外導体、５はアンテナ回路、５ａはアンテナ素子、６は２端子抵抗回路網、１０は制御回路、１２は電圧レベル検出回路、１３は無線信号回路、１４は音声出力装置、１６は直流電源回路、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は抵抗、ＳＷ１は操作スイッチを示す。

Claims (6)

1. ＤＳＲＣ通信に用いる車載器であって、本体部（２）とアンテナ部（３）と両者を結ぶ１本の同軸ケーブル（４）とを備えて構成され、
   前記アンテナ部は、前記同軸ケーブルの内導体（４ａ）と外導体（４ｂ）との間にアンテナ回路（５）と、操作スイッチ（ＳＷ１）を含み該操作スイッチが操作されると２端子間の抵抗値が変化する２端子抵抗回路網（６）との並列接続回路を備え、
   前記本体部は、該本体部側から前記同軸ケーブルを通してみた前記並列接続回路の直流抵抗値の変化から前記操作スイッチの操作状態を検出する操作状態検出手段と、前記アンテナ回路が捉えた信号を処理する信号処理手段と、を備えることを特徴とする車載器。
2. 請求項１に記載の車載器において、前記操作状態検出手段は、前記同軸ケーブルの外導体（４ｂ）を基準とした一定の直流電源電圧（Ｖs）を供給する直流電源回路（１６）と、該直流電源回路の出力端子と前記同軸ケーブルの内導体（４ａ）との間に接続した抵抗（Ｒ１）と、前記内導体の直流電圧（Ｖｉ）を検出する電圧レベル検出回路（１２）と、前記電圧レベル検出回路で検出した直流電圧の値の変化から前記操作スイッチ（ＳＷ１）の操作状態を検出する制御回路（１０）とを備えて構成されていることを特徴とする車載器。
3. 請求項１又は２に記載の車載器において、前記本体部（２）は、前記操作状態検出手段が前記操作スイッチ（ＳＷ１）が操作されたことを検出した場合に前記同軸ケーブル及び前記２端子抵抗回路網の回路状態の診断を行なう回路状態診断手段と、該回路状態診断手段による診断の結果を報知する回路状態報知手段と、を更に備えることを特徴とする車載器。
4. 請求項１又は２に記載の車載器において、前記本体部（２）は、前記操作状態検出手段が前記操作スイッチ（ＳＷ１）が操作されたことを検出した場合に前記信号処理手段を構成する部分の動作状態の診断を行なう動作状態診断手段と、該動作状態診断手段による診断の結果を報知する動作状態報知手段と、を更に備えることを特徴とする車載器。
5. 請求項３に記載の車載器において、前記回路状態報知手段は前記診断の結果を音声にて報知することを特徴とする車載器。
6. 請求項４に記載の車載器において、前記動作状態報知手段は前記診断の結果を音声にて報知することを特徴とする車載器。
   
   

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