JP2007010438A - 電界強度測定システム及び電界強度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基準地点からの距離に対する電界強度を測定できるＥＴＣアンテナの電界強度測定システム及び電界強度測定方法を提供する。
【解決手段】 車両２０が架台１１に向かって走行し、この架台から約５０ｍ手前まで接近したとき、測定者は、操作・表示部の開始ボタンを押下する。この開始ボタン押下によって、電界強度測定器２には、電界強度測定用アンテナ１で受信した電界強度Ｅと、車両２０の車軸から出力された車速パルス２２が入力される。車軸１回転周期Ｔ２は２ｍとなり、車速パルス周期Ｔ１は０．２ｍである。電界強度測定器２は、この車速パルス周期Ｔ１に同期して上記電界強度Ｅをサンプリングする。車両２０がさらに進入し、受光器３によって投光器５から放射された赤外線が検知されると、この位置を基準地点ｔ３とし、車速パルス２２を単位として、ここに到達するまでに通過した任意地点の電界強度Ｅを知ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高速道路などの有料道路に設置される自動料金収受システム（以下、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）システムと称す。）に用いられているＥＴＣアンテナから任意の距離の電界強度を、車両に搭載した電界強度測定器を用いて測定するＥＴＣアンテナの電界強度測定システム及び電界強度測定方法に関する。

ＥＴＣシステムは、有料道路の料金所に設置される料金所装置と、料金所のシステム対応車線（ＥＴＣシステムを適用する車線）を通過する車両に搭載された車載器との間で無線通信を行い自動的に料金の支払いを行う自動料金収受システムであってノンストップで通行することができるシステムである。

そのため、このＥＴＣシステムに使用されているＥＴＣアンテナから放射される電波の電界強度を適正に管理する必要があり、電界強度測定が行われてきた。このための、従来の電界強度測定システムは、車線を封鎖して行うのが困難であるため、車両に電界強度測定器を搭載して、走行しながら測定を行っていた（例えば、特許文献１参照。）。また、この測定した位置を特定するために、車線脇の街灯などを目印にして測定の開始、終了を行っていた。

以上のように、従来の電界強度測定システムは、測定したデータの出力レベルを見てＥＴＣアンテナと車両に搭載した電界強度測定器との無線通信領域の範囲の確認を目的に行っていた。
特開２０００−２７６６２４号公報 （第１−３頁、図１）

しかしながら、特許文献１記載の通行料金自動収受システムは、ＥＴＣアンテナが設置されている位置を基準地点とし、移動する車両までの距離を精度よく測定するのが困難であるため、車両までの距離に対する電界強度を求めることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、基準地点からの距離に対する電界強度を測定できるＥＴＣアンテナの電界強度測定システム及び電界強度測定方法を提供する。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のＥＴＣアンテナの電界強度測定システムは、有料道路の料金所に設置され、自動料金収受を行うアンテナの設置位置を通知する路側装置と、有料道路を走行する車両に搭載された車載装置によって、前記アンテナから放射された電界強度を測定する電界強度測定システムであって、前記路側装置は、前記アンテナの近傍に設置され、このアンテナの設置された地点を基準地点として通知出力する基準地点通知手段を備え、前記車載装置は、前記アンテナから放射される電波を検知する電界強度測定用アンテナと、この電界強度測定用アンテナで検知した電波の電界強度を測定する電界強度測定手段と、前記基準地点通知手段によって通知された出力を検知する検知手段と、前記電界強度測定手段の測定出力を当該車両の車速パルスに同期して取り込むとともに、前記検知手段からの検知出力も取り込むデータ取り込み手段と、前記検知手段からの検知出力があった地点を基準地点として、前記データ取り込み手段で取り込んだ電界強度の測定値と、当該測定値に対応する前記基準地点からの距離を前記車速パルスを計数して算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする特徴とする。

また、本発明の請求項５記載のＥＴＣアンテナの電界強度測定方法は、有料道路の料金所に設置され、自動料金収受を行うアンテナの設置位置を通知する路側装置と、有料道路を走行する車両に搭載された車載装置によって、前記アンテナから放射された電界強度を測定する電界強度測定方法であって、前記車両が電界強度を測定するために、前記アンテナが設置された方向に向かって走行中に、前記車載装置に備えられた電界強度測定手段が捜査員によって起動されると、前記アンテナから放射された電波を前記車両に搭載された電界強度測定用アンテナで検知する第1工程と、前記第1工程で検知された電波の電界強度を前記電界強度測定手段で測定する第2工程と、前記第2工程で測定された電界強度測定手段の測定値を当該車両の車速パルスに同期して取り込む第3工程と、前記第3工程による前記測定値の取り込み中に、前記路側装置によって通知されたアンテナの設置位置を検知手段で検知する第4工程と、前記第4工程によって検知された地点を基準地点として、前記取り込み手段で取り込んだ電界強度の測定値に対応する基準地点からの距離を前記車速パルスを計数して算出する第５工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、電界強度測定器を搭載した車両の車速パルスに同期して電界強度を測定することにより、ＥＴＣアンテナが設置されている位置を基準地点とし、この基準地点からの距離に対する電界強度を測定できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例によるＥＴＣアンテナの電界強度測定システム（以下、電界強度測定システムと称す。）の概略図である。図１（１）は、電界強度測定システムの断面図で、図１（２）は、車両２０の正面図である。電界強度測定システムは、料金所の路側に設けられた路側装置と、車両２０に設けられた車載装置によって構成される。

路側装置には、架台１１が設置され、この架台１１にＥＴＣアンテナ４、及び基準地点通知手段の一実施例として投光器５が設けられている。

ＥＴＣアンテナ４は車線１０の中央上部に配置され、図示矢印Ｂ（破線）で示す領域に電波を放射する。従って、この領域に進入した車両２０に搭載された電界強度測定器（電界強度測定手段）によってＥＴＣアンテナ４から放射された電波の電界強度を測定することが可能である。

投光器５は、ＥＴＣアンテナ４の近傍に設置され、このＥＴＣアンテナ４の設置された地点を基準地点として、この地点を通過する車両に通知するもので、車線１０の上部から車線に向かって赤外線を放射する装置である。この投光器５から放射された赤外線は、車両２０に搭載された検知手段の一実施例としての受光器３によって検知される。

車両２０に搭載された車載装置には、電界強度測定用アンテナ１、電界強度測定器（電界器強度測定手段）２、受光器３、制御部（詳細は、後述する）２３が設けられている。

電界強度測定用アンテナ１は、車両２０に搭載され、ＥＴＣアンテナ４から放射された電波を検知する。

電界強度測定器２は、車両２０に搭載され、電界強度測定用アンテナ１で検知した電波の電界強度を測定する測定器である。

受光器３は、車両２０に搭載され、ＥＴＣアンテナ４の近傍に設置され、このＥＴＣアンテナ４の設置された基準地点を通知するため投光器５から放射された赤外線を検知するセンサである。従って、受光器３がこの赤外線を検知したとき、当該車両２０の車線１０上の位置が基準地点に達していることが、車両２０自身によって認識される。

図１（２）は、車両２０の正面図で、電界強度測定用アンテナ１が複数配置されている。このように複数配置することによって、車路の幅方向の電界強度をも同時に測定可能になる。電界強度測定用アンテナが１個配置された場合と複数配置された場合では測定結果が複数得られる違いがあるが、基本的な構成は同一であるため、以下、本実施例では、電界強度測定アンテナ１が１個配置された場合について説明する。

図２は、車両２０に搭載される車載装置１００の構成図である。この車載装置１００は、電界強度測定用アンテナ１、電界強度測定器２、受光器３、制御部２３を備えている。

電界強度測定用アンテナ１は、ＥＴＣアンテナ４から放射された電波を受信するアンテナで、受信した信号は、電界強度測定器２に出力される。

電界強度測定器２は、電界強度測定用アンテナ１から出力された信号の帯域フィルタ処理、増幅処理、検波処理、低域フィルタ処理などの処理を行い、受光器３で検知した検知出力、及び車速パルス２２と共に制御部２３に出力する。

制御部２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４、及びプリンタ２７を備えている。ＣＰＵ２４には操作・表示部（入力手段）２５及びメモリ（記憶手段）２６などが接続されている。

ＣＰＵ２４は、操作・表示部２５からの開始ボタン押下に基づいて、電界強度測定器２から出力された電界強度を車速パルス２２に同期してサンプリングし、Ａ／Ｄ（Analogu to Digital）変換して取り込み（データ取り込み手段）、この取り込んだデータをメモリ２６に記憶する。また、受光器３からの検知出力も取り込み、メモリ２６に記憶する。そして、メモリ２６に記憶された取り込みデータから、電界強度測定値に対する測定地点を計数して出力手段の一実施例としてのプリンタ２７へ出力する。なお、測定地点の計数方法は後述する。

操作・表示部２５には、さらに停止ボタンが備えられており、電界強度測定器が開始ボタンの押下によって起動され、取り込み処理を実行中にこの停止ボタンを押下することによって取り込み処理を停止することができる。

このメモリ２６に記憶された電界強度は、受光器３が投光器５からの赤外線を検知した検知信号をトリガとして、電界強度と共に車速パルスが操作・表示部２５に表示される。

また、受光器３が投光器５からの赤外線を検知した場合には、その検知した地点を準地点とし、この基準地点からの距離が、車速パルス２２のパルス数を単位として計数することにより求められる（詳細は、後述する。）。

プリンタ２７は、上述した基準地点からの距離に対応する電界強度を印刷するもので、上述した受光器３出力、車速パルス２２、電界強度測定器２出力、などを印刷する。

図３は、電界強度測定システムの動作タイミングを説明する図である。図３（１）は、電界強度測定器２から出力される電界強度測定波形である。縦軸に測定された電界強度Ｅ（ｄｂｍ）を表示し、横軸に距離（ｍ）を示す。図３（２）は、車速パルスである。図３（３）は、受光器３の検知出力で基準地点ｔ３を示す。図３（４）は、図３（２）を拡大した車速パルス２２の拡大図である。

次に、図３に示す電界強度測定システムの動作タイミング図を参照しながら、車両２０が架台１１に向かって図１の図示矢印Ａ方向に走行している場合について電界強度測定方法を説明する。

車両２０が架台１１に向かって走行し、この架台から５０ｍ〜１００ｍ手前まで接近したとき、測定者は、操作・表示部２５の開始ボタンを押下する（図３（１）の開始地点ｔ１）。

この開始ボタン押下によって電界強度測定用アンテナ１は、電波を検知する（第1工程）。

次に、この第1工程で検知された電波の電界強度を電界強度測定器（電界強度測定手段）２で測定する（第2工程）。

次に、ＣＰＵ２４は、第2工程で測定された電界強度測定値を車両２０の車速パルス２２に同期して取り込む（取り込み手段、第3工程）。以下、この取り込み手段による取り込みタイミングを説明する。

電界強度測定器２には、電界強度測定用アンテナ１で検知した電波と、車両２０の車軸から出力された車速パルス２２が入力される。このとき測定された電界強度波形の一例を図３（１）に示す。また、車速パルス２２の波形を図３（２）に示す。

ここで、図３（４）に示す車速パルス２２の拡大図も参照しながら、車速パルス２２の説明を行う。車速パルス２２は、車軸が１回転する間に１０パルス出力される。この車速パルス周期をＴ１とし、車軸１回転周期をＴ２とすると下式（１）に示すようになる。
Ｔ２＝Ｔ１×１０≒２．０ｍ・・・・（１）
Ｔ１≒０．２ｍ（２０ｃｍ）・・・・（２）
Ｔ１：車速パルス周期（単位はｍ）
Ｔ２：車軸１回転周期（単位はｍ）
車軸が１回転すると車輪が１回転する。車両の種類によって異なるが、ここでは、車輪が１回転すると２ｍ進むと仮定している。従って、車軸１回転周期Ｔ２は２ｍとなり、車速パルス周期Ｔ１は０．２ｍ（２０ｃｍ）となる。

ここで、電界強度測定器２は、上記車速パルス周期Ｔ１に同期して上記電界強度をサンプリングする。このようにしてサンプリングされた波形を出力したものが図３（１）に示す電界強度測定器出力波形になる。

次に、第3工程による測定値の取り込み中に、車両２０がさらに進入し、車両２０に搭載された受光器３によって投光器５から放射された赤外線が検知されると（図３（１）の基準地点ｔ３）、電界強度測定器２は、この位置を基準地点ｔ３として認識する。（第4工程）。

次にＣＰＵ２４は、第4工程によって検知された地点を基準点として、取り込み手段で取り込んだ電界強度の測定値に対応する基準地点からの距離を、車速パルス２２を計数して算出する。すなわち、基準地点ｔ３は、ＥＴＣアンテナ４が設置されている位置を示しており、上述した車速パルス２２を単位（０．２ｍ）として計数することによって、この基準地点ｔ３からの距離が算出される（算出手段、第5工程）。

測定者は、操作・表示部２５の停止ボタンを押下すると、電界強度測定器２は電界強度の測定を停止する。（図３（１）の停止地点ｔ４）。なお、上記算出手段の結果は、操作・表示部２５に基準地点ｔ３からの所定地点の電界強度として表示される。また、上記電界強度測定方法に基づいて複数回測定し、その測定結果を操作・表示部２５に重ねて表示することができる（後述する図４（１）のＡ、Ｂ波形参照）。このようにして表示した表示結果は、プリンタ２７で印刷可能なのはいうまでもない。

図４は、本実施例の電界強度測定システムの応用例で、定期点検に応用した場合の一例である。図４（１）は、電界強度の測定の一例である。波形Ａは、初期設定時に測定した電界強度の波形である。一方、波形Ｂは、定期点検時の電界強度である。図４（２）は、受光器３の出力を示す。ここでは、基準地点ｔ３が示されている。

図４（１）の波形Ｂは、例えば、ＥＴＣアンテナ４が車路の振動などによって設置角度がずれた場合に発生する。すなわち、ＥＴＣアンテナ４側に近い部分（基準地点ｔ３に近い部分）では電界強度に差が生じないため、波形Ａと波形Ｂとはほぼ同じであるが（図４のｔ３参照）、ＥＴＣアンテナ４から遠ざかるに従って設置角度のずれに伴う広がり損失が大きくなる。基準地点ｔ３からＬだけ離れた測定点ｔ２での波形Ａと波形Ｂとの電界強度誤差ΔＥはこのようにして生じる（図４のｔ２参照）。

ここで、基準地点ｔ３から測定点ｔ２の範囲である距離Ｌは、ＥＴＣアンテナ４から電波の届く範囲に相当する。本実施例では距離Ｌの値及び電界強度Ｅを所定値（Ｌ＝１０ｍ、Ｅ＝−３５ｄｂｍ）に設定してある。

定期点検時に、上記電界強度誤差ΔＥが発生し、この電界強度誤差ΔＥが初期値に対して電界強度許容値±ΔＥｔを超える場合は異常となる。この場合は、例えば異常通知手段としての操作・表示部２５に異常通知が行われ、ＥＴＣアンテナの設置角度調整が必要となる。ＥＴＣアンテナ４の設置角度調整方法は、ＥＴＣアンテナの設置角度が初期設置角度になっているかを確認し、初期設置角度からずれている場合には初期設置角度に再設定することになる。

以上の説明で明らかなように、本実施例によれば、電界強度測定器を搭載した車両でＥＴＣ対応車線を通過するだけで、ＥＴＣアンテナが設置されている基準地点からの距離に対する電界強度を測定できる。このように、定期点検時に、ＥＴＣアンテナの設置角度の把握など設置状況を容易に把握できるため、保守点検作業が容易になる。

本発明の実施例によるＥＴＣアンテナの電界強度測定システム。 図１の電界強度測定器の構成図。 電界強度測定システムの動作タイミングを説明する図。 本実施例の電界強度測定システムの応用例。

符号の説明

１ 電界強度測定用アンテナ
２ 電界強度測定器
３ 受光器
４ ＥＴＣアンテナ
５ 投光器
１０ 車線
１１ 架台
１２ ＥＴＣ車線制御装置
２０ 車両
２３ 制御部
２４ ＣＰＵ
２５ 操作・表示部
２６ メモリ
２７ プリンタ
１００ 車載装置

Claims (5)

1. 有料道路の料金所に設置され、自動料金収受を行うアンテナの設置位置を通知する路側装置と、有料道路を走行する車両に搭載された車載装置によって、前記アンテナから放射された電界強度を測定する電界強度測定システムであって、
   前記路側装置は、
   前記アンテナの近傍に設置され、このアンテナの設置された地点を基準地点として通知出力する基準地点通知手段を備え、
   前記車載装置は、
   前記アンテナから放射される電波を検知する電界強度測定用アンテナと、
   この電界強度測定用アンテナで検知した電波の電界強度を測定する電界強度測定手段と、
   前記基準地点通知手段によって通知された出力を検知する検知手段と、
   前記電界強度測定手段の測定出力を当該車両の車速パルスに同期して取り込むとともに、前記検知手段からの検知出力も取り込むデータ取り込み手段と、
   前記検知手段からの検知出力があった地点を基準地点として、前記データ取り込み手段で取り込んだ電界強度の測定値と、当該測定値に対応する前記基準地点からの距離を前記車速パルスを計数して算出する算出手段と、
   を備えたことを特徴とする電界強度測定システム。
2. 前記基点通知手段を投光器、前記検知手段を受光器とすることを特徴とする請求項１記載の電界強度システム。
3. 前記出力手段は、複数回測定した測定出力について、前記基準地点を合わせて表示出力することを特徴とする請求項１記載の電界強度測定システム。
4. 前記データ読み込み手段が読み込んだ複数回の測定出力の前記基準地点から所定の値を比較し、所定値を超えた場合に異常を通知する異常通知手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電界強度測定システム。
5. 有料道路の料金所に設置され、自動料金収受を行うアンテナの設置位置を通知する路側装置と、有料道路を走行する車両に搭載された車載装置によって、前記アンテナから放射された電界強度を測定する電界強度測定方法であって、
   前記車両が電界強度を測定するために、前記アンテナが設置された方向に向かって走行中に、前記車載装置に備えられた電界強度測定手段が捜査員によって起動されると、
   前記アンテナから放射された電波を前記車両に搭載された電界強度測定用アンテナで検知する第1工程と、
   前記第1工程で検知された電波の電界強度を前記電界強度測定手段で測定する第2工程と、
   前記第2工程で測定された電界強度測定手段の測定値を当該車両の車速パルスに同期して取り込む第3工程と、
   前記第3工程による前記測定値の取り込み中に、前記路側装置によって通知されたアンテナの設置位置を検知手段で検知する第4工程と、
   前記第4工程によって検知された地点を基準地点として、前記取り込み手段で取り込んだ電界強度の測定値に対応する基準地点からの距離を前記車速パルスを計数して算出する第５工程と、
   を有することを特徴とする電界強度測定方法。

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