JP2007128321A - Etc system and etc on-vehicle unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、路車間でのデータ通信動作に円偏波の電波信号を用いるようにしたETCシステム及びETC車載器に関する。 The present invention relates to an ETC system and an ETC vehicle-mounted device that use circularly polarized radio signals for data communication operation between road vehicles.
有料道路の料金所アイランドに設置されるETC(Electronic Toll Collection)システムにおいては、路側アンテナと、料金所レーン(ETC車線)の課金通信エリアへ進入してきた車両に搭載されたETC車載器との間で路車間通信を行い、路車間で所定のETCデータの交換処理が完了したときに、料金所レーンの出口に設置された発進制御機のゲートバーを開放して車両の通過を許容する、という基本構成を備えている(例えば、特許文献1参照)。
ETCシステムにおいては、路車間通信が正常に行われた場合には、車両の通過が可能である旨を示すメッセージを料金所に設置された路側表示器で表示すると共に、その旨を示す案内音を、ETC車載器を通じて車両運転者に報知することが行われている。この場合の路車間通信は、車両が課金通信エリアへ進入した直後(例えば数十ms以内)に完了するのが通常である。これに対して、課金通信エリアの先端からゲートバーの設置位置までの距離は10m前後以下に設定されるのが一般的であり、従って、路車間通信が通常通りに完了したとしても、車両が料金所レーンを安全速度として推奨されている時速20kmで走行した場合には、ゲートバーまで2秒程度の余裕しかないという事情がある。このため、ゲートバーの開閉を気にしながら走行することになる車両運転者側の不安が増すという問題点があり、何らかのサポート策を講じることが望ましい。 In the ETC system, when road-to-vehicle communication is performed normally, a message indicating that the vehicle can pass is displayed on the roadside indicator installed at the toll gate, and a guidance sound indicating that fact is displayed. Is notified to the vehicle driver through the ETC vehicle-mounted device. In this case, road-to-vehicle communication is usually completed immediately after the vehicle enters the billing communication area (for example, within several tens of ms). On the other hand, the distance from the front end of the billing communication area to the installation position of the gate bar is generally set to about 10 m or less. Therefore, even if the road-to-vehicle communication is completed as usual, the vehicle When driving at a certain lane at a speed of 20 km recommended as a safe speed, there is a situation that there is only about 2 seconds to the gate bar. For this reason, there is a problem that anxiety on the side of the vehicle driver who is traveling while worrying about opening and closing of the gate bar increases, and it is desirable to take some support measures.
本発明は上記のような事情に鑑み、且つ、ETC用の課金通信エリアには路側アンテナから円偏波の電波信号が常時送信されていることに着目してなされたものであり、その目的は、路側アンテナからの電波信号を受信した状態を、ETC車線を通過しようとする車両運転者に対して早期に報知できて、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになるETCシステム及びETC車載器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and paying attention to the fact that a circularly polarized radio signal is constantly transmitted from the roadside antenna to the ETC billing communication area. An ETC that can quickly notify the vehicle driver who is about to pass the ETC lane that the radio wave signal has been received from the roadside antenna, and can contribute to reducing the anxiety of the vehicle driver during the passage. It is to provide a system and an ETC on-vehicle device.
請求項1記載のETCシステムによれば、ETC車線の上方に配置された路側アンテナから課金通信エリアに向けて常時において送信されている電波信号は、所定回転方向の円偏波信号であるから、課金通信エリア内の路面などで反射されたときには、その位相が反転して回転方向が逆向きの円偏波信号になる。つまり、路側アンテナから課金通信エリアに向けて送信される電波信号が、例えば右旋円偏波信号であった場合には、これが路面などで反射されたときに左旋円偏波信号として課金通信エリアより遠方の位置まで届くようになる。一方、車両に搭載されたETC車載器側には、路側アンテナからの電波信号を前記課金通信エリアにおいて直接的に受信するための第1アンテナの他に、路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第2アンテナが設けられている。従って、当該車両がETC車線上の課金通信エリアへ進入する前の時点、つまり、ETC車載器に設けられた制御手段が、第1アンテナの受信信号に基づいて料金収受に係るデータ通信動作を実行する前の時点において、第2アンテナが前記反射波を受信するようになり、これに応じて、上記制御手段が、車両運転者に対して所定の報知動作を行うようになる。 According to the ETC system of the first aspect, the radio signal that is constantly transmitted from the roadside antenna disposed above the ETC lane toward the billing communication area is a circularly polarized signal in a predetermined rotation direction. When reflected on a road surface or the like in the billing communication area, the phase is inverted and a circularly polarized signal having a reverse rotation direction is obtained. In other words, if the radio signal transmitted from the roadside antenna to the billing communication area is, for example, a right-handed circularly polarized signal, it is reflected as a left-handed circularly polarized signal when reflected on the road surface or the like. It will reach farther away. On the other hand, the ETC vehicle-mounted device mounted on the vehicle has a first antenna for receiving a radio signal from the roadside antenna directly in the billing communication area, as well as a road surface direction of the radio signal from the roadside antenna. A second antenna for receiving the reflected wave is provided. Therefore, the time point before the vehicle enters the billing communication area on the ETC lane, that is, the control means provided in the ETC on-board unit executes the data communication operation related to toll collection based on the received signal of the first antenna. At a time before the second antenna, the second antenna receives the reflected wave, and accordingly, the control means performs a predetermined notification operation to the vehicle driver.
これにより、車両がETC車線上の課金通信エリアより所定距離以上手前の位置に差し掛かったときに、路側アンテナからの電波信号を受信した状態を、ETC車線を通過しようとする車両運転者に対して早期に報知できることになり、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになる。 As a result, when the vehicle approaches a position a predetermined distance or more ahead of the charging communication area on the ETC lane, a state in which the radio signal from the roadside antenna is received is indicated to the vehicle driver who is about to pass the ETC lane. It will be possible to notify at an early stage, and it will be possible to contribute to the reduction of anxiety on the side of the vehicle driver at the time of passing.
請求項2記載のETCシステムによれば、路側アンテナからの電波信号が、課金通信エリアに設けられた傾斜状構造体により、ETC車線上を走行してくる車両側に向けて反射されることになるから、車両側のETC車載器において電波信号の反射波を効率良く受信できるようになり、前述のような報知動作を確実に行い得るようになる。 According to the ETC system of the second aspect, the radio wave signal from the roadside antenna is reflected toward the vehicle traveling on the ETC lane by the inclined structure provided in the billing communication area. Therefore, the reflected wave of the radio wave signal can be efficiently received in the ETC on-vehicle device on the vehicle side, and the notification operation as described above can be reliably performed.
請求項3記載のETC車載器にあっては、ETC車線上の課金通信エリアにおいて路側アンテナからの電波信号(所定回転方向の円偏波信号)を直接的に受信するための第1アンテナの他に、路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第2アンテナが設けられており、従って、当該ETC車載器を搭載した車両がETC車線上の課金通信エリアへ進入する前の時点、つまり、第1アンテナの受信信号に基づいて料金収受に係るデータ通信動作を実行する前の時点において、第2アンテナが前記反射波を受信するようになり、これに応じて、制御手段が、車両運転者に対して所定の報知動作を行うようになる。
In the ETC on-vehicle device according to
これにより、車両がETC車線上の課金通信エリアより所定距離以上手前の位置に差し掛かったときに、路側アンテナからの電波信号を受信した状態を、ETC車線を通過しようとする車両運転者に対して早期に報知できることになり、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになる。 As a result, when the vehicle approaches a position a predetermined distance or more ahead of the charging communication area on the ETC lane, a state in which the radio signal from the roadside antenna is received is indicated to the vehicle driver who is about to pass the ETC lane. It will be possible to notify at an early stage, and it will be possible to contribute to the reduction of anxiety on the side of the vehicle driver at the time of passing.
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1実施例について図1〜図5を参照しながら説明する。
図2(a)、(b)には、ETC車線の料金所アイランドに設置された路側システムの基本構成が模式的な側面図及び平面図により示され、図3及び図4には、図2中の要部の構成が概略的な斜視図及び正面図により示されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
2 (a) and 2 (b) show the basic configuration of the roadside system installed on the toll gate island of the ETC lane in a schematic side view and plan view, and FIG. 3 and FIG. The structure of the main part is shown by a schematic perspective view and a front view.
これら図2〜図4において、路側システムは、ETC車線1を跨ぐように設置されたガントリ2の横枠部に固定された路側アンテナ3、及びETC車線1の出口側に設置された発進制御機4の他に、図示しない車両検知器、路側表示器、車両監視カメラ、車線サーバなどを備えた構成となっている。この場合、路側アンテナ3は、ETC車線1を走行してきた車両5に搭載されたETC車載器6が当該ETC車線1上に設定された課金通信エリアA内に進入したときに、そのETC車載器6との間で高周波帯の電波を搬送波信号としたETC通信動作を行う構成となっている。尚、上記課金通信エリアAは、路側アンテナ3の指向特性及び利得によって決まることになる。
2 to 4, the roadside system includes a
この場合、路側アンテナ3から出力される搬送波信号は、例えば右旋円偏波が使用されるものであり、課金通信エリアAに対して、質問信号を含む搬送波信号を常時において送信する構成となっている。この質問信号を受信したETC車載器6は、受信搬送波信号を変調したリンク要求信号を路側アンテナ3へ送信する。このとき、路側システムでは、上記リンク要求信号と図示しない車両検知器からの進入車両検知情報とを同時に受けた場合には、ETC車載器6とのリンクを確立して当該ETC車載器6との間でETCデータの交換処理(料金収受のためのデータ通信動作に相当)を行い、そのデータ交換処理が正常に完了したときに、ETC車載器6へリリース信号を送信してリンクを切断すると共に発進制御機4のゲートバー4aを開放して車両5の通過を許容する、という制御を実行する構成となっている。
In this case, the carrier wave signal output from the
路課金通信エリアAの両側には、路側アンテナ3からの電波信号を、課金通信エリアAの手前に位置した状態の車両5方向へ反射するように構成された一対の傾斜状構造体7、7が設けられている。即ち、これら傾斜状構造体7は、図3及び図4に示すように、ETC車線1に沿って平行するように配置された長尺な楔形状のもので、各上面には、路側アンテナ3からの電波信号の入射角を小さくするため形態のテーパ面7aが、ガントリ2の基部側から進入車両5側に向かうに従って次第に下降し、且つETC車線1の中心線に向かって傾斜した状態で形成されている。これにより、路側アンテナ3から出力される電波信号は、傾斜状構造体7のテーパ面7aにて反射され、その反射波が課金通信エリアAの手前に位置した車両5方向へ向かう構成となっている。この場合、路側アンテナ3から出力された電波信号(右旋円偏波信号:図2、図4では実線で示す)は、テーパ面7aでの反射に伴い、左旋円偏波信号(図2、図4では破線で示す)に位相反転されることになる。
On both sides of the road billing communication area A, a pair of
図1には、ETC車載器6の基本的な構成例が模式的に示されており、以下これについて説明する。
即ち、ETC車載器6の主体となるETCユニット8(制御手段に相当)は、車両5のルームミラー9内に収納されている。このETCユニット8に対し同軸ケーブル10により接続されたアンテナユニット11は、車両5のフロントガラス(図示せず)の内側に貼り付けられる形態となっている。このアンテナユニット11は、路側アンテナ3との間でのETC通信動作を行うためのものであり、車両5が課金通信エリアAへ進入した状態において路側アンテナ3からの電波信号(右旋円偏波信号)を直接的に受信できる仕様及び配置とされている。そして、このアンテナユニット11に内蔵されたパッチアンテナ11a(第1アンテナに相当)は、ETCユニット8内に設けられた図示しない送受信回路(整合回路、アンプ、変復調回路などを含む)に接続されている。
FIG. 1 schematically shows a basic configuration example of the ETC vehicle-mounted
That is, the ETC unit 8 (corresponding to the control means) that is the main body of the ETC vehicle-mounted
補助アンテナユニット12は、ルームミラー9内に収納されたもので、路側アンテナ3からの電波信号の路面方向からの反射波(左旋円偏波信号)を受信できる仕様及び配置とされたパッチアンテナ12a(第2アンテナに相当)と、このパッチアンテナ12aの受信信号を増幅・検波する受信回路12bとを組み合わせた構成となっており、その受信信号は、通信ケーブル13を介してETCユニット8に与えられるようになっている。上記パッチアンテナ12aは、車両5が課金通信エリアAより手前の位置まで走行した状態時において、路側アンテナ3からの電波信号の傾斜状構造体7での反射波を効率良く受信できるように、傾斜状に配置されるものである。
The
尚、上記アンテナユニット11及び補助アンテナユニット12は、交差偏波識別度(交差偏波特性)が良好な構成とされるものであり、以て受信対象の円偏波信号(主偏波)を効率良く受信し、その主偏波に対する交差偏波を極力受信しない状態とされている。
The
図5のフローチャートには、ETCユニット8による制御内容が本発明の要旨に関係した部分のみ示されており、以下これについて関連した作用と共に説明する。尚、図5では、アンテナユニット11が受信する路側アンテナ3からの電波信号(右旋円偏波信号)を「直接波」、補助アンテナユニット12が受信する路側アンテナ3からの電波信号の反射波(左旋円偏波信号)を「反射波」と表記している。
In the flowchart of FIG. 5, only the contents related to the gist of the present invention are shown in the control contents by the ETC unit 8, and this will be described below together with related operations. In FIG. 5, a radio wave signal (right-handed circularly polarized signal) received from the
図5において、ETCユニット8は、反射波または直接波を受信するまで待機し(ステップS1、S2)、反射波を受信したときには、路側アンテナ3からの電波信号を受信した状態にあることを図示しない内蔵スピーカからの出力により報知する(ステップS3)。つまり、ETC車線1を課金通信エリアAへ向けて走行してきた車両5が、当該課金通信エリアAの手前の反射波受信可能範囲B(図2参照)に達したときには、当該車両5の運転者に対して、路側アンテナ3からの電波信号を受信した旨の報知が行われることになる。尚、このときの報知音は、車両運転者を驚かせたり、緊張感や不審感などを与えたりする恐れがないソフトな内容のものとされる。
In FIG. 5, the ETC unit 8 stands by until a reflected wave or a direct wave is received (steps S1 and S2). When the reflected wave is received, the ETC unit 8 is in a state of receiving a radio signal from the
上記ステップS3の実行後には、反射波の受信が継続中か否かを判断し(ステップS4)、継続中の場合には、ステップS3を継続的に実行する。つまり、反射波受信可能範囲Bに到達した車両5が課金通信エリアA内に進入するまでの期間は、前記報知音が継続的に出力されることになる。但し、当該報知音を継続的に出力する必要はなく、予め決められた時間だけ継続する構成も可能である。
After the execution of step S3, it is determined whether or not the reception of the reflected wave is continued (step S4). If it is continued, step S3 is continuously executed. That is, during the period until the
これに対して、反射波の受信が終了したとき(ステップS4で「NO」)、つまり、車両5が課金通信エリアA内に進入したと想定される場合には、直接波を受信するまで待機する(ステップS5)。直接波を受信したとき(車両5が課金通信エリアA内に進入したとき)には、路側アンテナ3との間でのETC通信動作(路側システムとのリンクを確立してETCデータの交換処理を行い、その処理が完了したときに路側システムからのリリース信号を受けてリンクを切断する動作)を行うETC制御ルーチンS6を実行した後に初期状態に戻る。
On the other hand, when the reception of the reflected wave is completed (“NO” in step S4), that is, when it is assumed that the
尚、車両5が所定速度以上で走行しているにも拘らず、ステップS5での待機状態(反射波を受信した後に直接波を受信しない状態)が所定時間以上継続した場合には、そのまま初期状態(ステップS1)へ戻る構成、或いは内蔵スピーカを通じて異常発生を報知するアラーム動作を行った後に初期状態へ戻る構成としても良い。
It should be noted that when the
一方、ステップS2で「YES」と判断した場合、つまり、反射波を受信することなく直接波を受信した場合(車両5が、反射波受信可能範囲Bを走行中に反射波を受信することなく、課金通信エリアA内に進入した場合)には、そのまま前記ETC制御ルーチンS6を実行した後に初期状態に戻る。
On the other hand, if “YES” is determined in step S2, that is, if a direct wave is received without receiving a reflected wave (the
要するに、上記した本実施例の構成によれば、ETC車線1上の課金通信エリアAに向けて路側アンテナ3から常時において送信されている電波信号は右旋円偏波信号であるから、課金通信エリアA内の路面や傾斜状構造体7のテーパ面7aで反射されたときには、その位相が反転した左旋円偏波信号として課金通信エリアAより遠方の位置まで届くようになる。
In short, according to the above-described configuration of the present embodiment, the radio signal that is always transmitted from the
一方、車両5に搭載されたETC車載器6側には、路側アンテナ3からの電波信号を課金通信エリアAにおいて直接的に受信するためのパッチアンテナ11aを備えたアンテナユニット11の他に、路側アンテナ3からの電波信号の路面方向からの反射波を受信するパッチアンテナ12aを備えた補助アンテナユニット12が設けられている。従って、ETC車線1を走行中の車両5が課金通信エリアAへ進入する前の時点(車両5が反射波受信可能範囲Bを走行中の時点)、つまり、ETC車載器6内のETCユニット8が、アンテナユニット11の受信信号に基づいて料金収受に係るデータ通信動作を実行する前の時点において、補助アンテナユニット12が前記反射波を受信するようになり、これに応じて、ETCユニット8が、車両運転者に対して路側アンテナ3からの電波信号を受信した旨の報知動作を行うようになる。
On the other hand, the ETC vehicle-mounted
これにより、車両5がETC車線1上の課金通信エリアAより所定距離以上手前の位置に差し掛かったときに、路側アンテナ3からの電波信号を受信した状態を、ETC車線1を通過しようとする車両5の運転者に対して早期に報知できることになり、その通過時における車両運転者側の不安軽減に寄与できるようになる。
As a result, when the
また、課金通信エリアAの両側には、路側アンテナ3からの電波信号を、課金通信エリアAの手前に位置した状態の車両5方向へ反射するように構成された一対の傾斜状構造体7、7が設けられているから、ETC車載器6において路側アンテナ3からの電波信号の反射波を効率良く受信できるようになり、前述のような報知動作を確実に行い得るようになる。また、このような報知を行うために、課金通信エリアAの手前に周知の予告アンテナのような別アンテナを設けるというシステム構成が不要になる、という利点もある。
Further, on both sides of the billing communication area A, a pair of
(第2の実施の形態)
図6には、上記第1実施例と同様の効果のほかに、省電力効果を奏する本発明の第2実施例が示されており、以下これについて第1実施例と異なる部分のみ説明する。
即ち、この第2実施例は、ETCユニット8による制御内容に特徴を有するものであり、図6フローチャートには、その制御内容が本発明の要旨に関係した部分のみ示されている。この図6において、ETCユニット8は、電源投入後において、ETC車載器6をスタンバイモード(パッチアンテナ11a、12aの受信機能のみを働かせた低消費電力モード)に切り替え(ステップS0)、この後に、前記第1実施例と同様に、反射波または直接波を受信するまで待機するステップS1、S2を実行する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention that achieves a power saving effect in addition to the same effects as those of the first embodiment, and only the portions different from the first embodiment will be described below.
That is, the second embodiment is characterized by the contents of control by the ETC unit 8, and only the part related to the gist of the present invention is shown in the flowchart of FIG. In FIG. 6, the ETC unit 8 switches the ETC on-
反射波を受信したとき(ステップS1で「YES」)には、スタンバイモードをキャンセルしてウェークアップするステップS1aを実行した後に、ステップS3〜S5及びETC制御ルーチンS6を実行し、直接波を受信したとき(ステップS2で「YES」)には、スタンバイモードをキャンセルしてウェークアップするステップS2aを実行した後にETC制御ルーチンS6を実行する。そして、ETC制御ルーチンS6の実行が終了した後には、ETC車載器6を再度スタンバイモードに切り替えるステップS7を実行した後にステップS1へ戻る。
When the reflected wave is received (“YES” in step S1), after executing the step S1a for canceling the standby mode and wake-up, the steps S3 to S5 and the ETC control routine S6 are executed, and the direct wave is received. When ("YES" in step S2), the ETC control routine S6 is executed after executing step S2a for canceling the standby mode and wake-up. And after execution of ETC control routine S6 is complete | finished, after performing step S7 which switches the ETC
(その他の実施の形態)
その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような変形または拡張が可能である。
直接波(実施例では右旋円偏波)を受信するための第1アンテナ(パッチアンテナ11a)、反射波(実施例では左旋円偏波)を受信するための第2アンテナ(パッチアンテナ12a)を、指向角度が大きい一つの両偏波用アンテナアンテナにより兼用することも可能である。また、傾斜状構造体7は必要に応じて設ければ良いものである。
(Other embodiments)
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows, for example.
A first antenna (
1はETC車線、3は路側アンテナ、4は発進制御機、5は車両、6はETC車載器、7は傾斜状構造体、7aはテーパ面、8はETCユニット(制御手段)、11はアンテナユニット、11aはパッチアンテナ(第1アンテナ)、12は補助アンテナユニット、12aはパッチアンテナ(第2アンテナ)、Aは課金通信エリアを示す。
1 is an ETC lane, 3 is a roadside antenna, 4 is a start controller, 5 is a vehicle, 6 is an ETC on-board unit, 7 is an inclined structure, 7a is a tapered surface, 8 is an ETC unit (control means), and 11 is an
Claims (3)
前記ETC車載器側に、
前記路側アンテナからの電波信号を直接的に受信する第1アンテナと、
前記路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第2アンテナと、
前記第1アンテナの受信信号に基づいて前記路側アンテナとの間で前記データ通信動作を実行するように構成され、前記第2アンテナが前記反射波を受信した状態時に車両運転者に対して所定の報知動作を実行する制御手段と、
を設けたことを特徴とするETCシステム。 A road-side antenna that is arranged above the ETC lane and constantly transmits a radio signal composed of a circularly polarized signal in a predetermined rotation direction toward a billing communication area set in the ETC lane, the road-side antenna and the billing communication In an ETC system that performs data communication operations related to toll collection with an ETC on-board unit mounted on a vehicle passing through an area,
On the ETC on-board unit side,
A first antenna that directly receives a radio signal from the roadside antenna;
A second antenna for receiving a reflected wave from the road surface direction of the radio signal from the roadside antenna;
The data communication operation is performed with the roadside antenna based on a reception signal of the first antenna, and a predetermined value is given to a vehicle driver when the second antenna receives the reflected wave. Control means for executing a notification operation;
An ETC system characterized by providing
前記路側アンテナからの電波信号を直接的に受信する第1アンテナと、
前記路側アンテナからの電波信号の路面方向からの反射波を受信する第2アンテナと、
前記第1アンテナの受信信号に基づいて前記路側アンテナを通じたデータ通信動作を実行するように構成され、前記第2アンテナが前記反射波を受信した状態時に車両運転者に対して所定の報知動作を実行する制御手段と、
を備えたことを特徴とするETC車載器。
When the host vehicle travels in the billing communication area on the ETC lane, the ETC in-vehicle performs a data communication operation related to toll collection with a roadside antenna that constantly transmits a radio signal composed of a circularly polarized signal in a predetermined rotation direction. In the vessel
A first antenna that directly receives a radio signal from the roadside antenna;
A second antenna for receiving a reflected wave from the road surface direction of the radio signal from the roadside antenna;
A data communication operation through the roadside antenna is performed based on a reception signal of the first antenna, and a predetermined notification operation is performed to a vehicle driver when the second antenna receives the reflected wave. Control means to execute;
ETC in-vehicle device characterized by comprising.
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