JP2013045387A - Toll collection system and wireless communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、有料道路の料金所等において利用料金の収受処理を自動的に行なう料金収受システムおよび無線通信装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a toll collection system and a wireless communication apparatus that automatically perform toll collection processing at a toll gate on a toll road.
近年、狭域無線通信(DSRC:Dedicated Short−Range Communication)を利用したシステムとして、ETC(ETC:登録商標)システム(ノンストップ自動料金収受システム)と称される料金収受システムや、駐車場での料金自動決済システムと称される料金収受システムなどが実用化されている。 In recent years, as a system that uses Dedicated Short-Range Communication (DSRC), a toll collection system called an ETC (ETC: registered trademark) system (non-stop automatic toll collection system), A fee collection system called an automatic fee settlement system has been put into practical use.
ETCシステムでは、料金所の料金収受車線上に車載器との路車間無線通信を行なうアンテナ装置を設置し、料金収受車線の側部に設置された車両検知器により車両の進入を検知すると、進入した車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を開始する。無線通信が正常に終了した場合は、料金収受車線の出口側に設置された発進制御装置の開閉バーを開くことにより、当該車両は通行可能となり、車両はノンストップで料金収受処理を行なうことができる。 In the ETC system, an antenna device is installed on the toll collection lane of the toll booth to perform road-to-vehicle wireless communication with the on-vehicle device, and when a vehicle detector is installed on the side of the toll collection lane, Road-to-vehicle wireless communication is started with the vehicle-mounted device mounted on the vehicle. When wireless communication is completed normally, the vehicle can pass by opening the opening / closing bar of the start control device installed on the exit side of the toll collection lane, and the vehicle can perform toll collection processing non-stop. it can.
このようなETCシステムにおいては、路車間の無線通信が失敗した場合に、当該車両を一時停止させ、再度、当該車両の車載器との間で路車間無線通信を試みることにより、無線通信を正常終了させる構成が導入されている。 In such an ETC system, when the road-to-vehicle wireless communication fails, the vehicle is temporarily stopped, and the road-to-vehicle wireless communication with the vehicle-mounted device of the vehicle is attempted again, thereby normalizing the wireless communication. A configuration to terminate is introduced.
また、別のシステムとして、駐車場などでの料金決済にETCシステムと同等の路車間無線通信により、車両に搭載された車載器と出入口ゲート部分に設置された路側無線装置と路車間無線通信することにより、料金決済を自動的に行なう料金収受システムがある。 As another system, road-to-vehicle wireless communication with roadside equipment installed in the vehicle and the roadside wireless device installed at the entrance / exit gate is performed by roadside-to-vehicle wireless communication equivalent to the ETC system for payment at parking lots. Thus, there is a fee collection system that automatically performs fee settlement.
このように、車両が一時停止の状態で路車間無線通信を行なう料金収受システムにおいては、周辺の無線通信、たとえば、料金所における隣接する料金収受車線や隣接する一般道、また駐車場料金決済システムにおいては、隣接する路車間無線通信領域への電波漏洩による誤通信を回避するため、当該無線通信領域を極力小さく設定して運用を行なっている。 Thus, in a toll collection system that performs road-to-vehicle wireless communication while the vehicle is temporarily stopped, neighboring wireless communication, for example, a toll collection lane adjacent to a toll gate, an adjacent general road, or a parking lot fee settlement system In order to avoid erroneous communication due to leakage of radio waves to adjacent road-to-vehicle wireless communication areas, the wireless communication area is set as small as possible for operation.
しかしながら、上記従来技術によれば、路車間の無線通信領域を小さく設定しているため、車両が一時停止し無線通信を開始する場合に、車両の停止位置によっては無線通信領域の範囲外となり、結果として通信不安定または通信不能となる状態が発生し、所定の料金収受処理が終了できなくなるという問題点がある。 However, according to the above prior art, since the wireless communication area between the road and the vehicle is set small, when the vehicle temporarily stops and starts wireless communication, depending on the stop position of the vehicle, it is out of the range of the wireless communication area, As a result, there is a problem in that a state where communication is unstable or communication is disabled occurs, and predetermined charge collection processing cannot be completed.
また、無線通信対象車両が通信処理に時間を要することにより、後続車両も料金収受待ち状態となり、結果として料金所渋滞や、駐車場においても車両混雑を引き起こすことになる。 In addition, when the wireless communication target vehicle takes time for communication processing, the following vehicle is also in a state of waiting for toll collection, and as a result, the toll gate is congested and the vehicle is also congested in the parking lot.
上記問題を避けるために、無線通信領域を大きく設定すると、料金所においては隣接する料金収受車線の車両との誤通信や、後続車両との誤通信、あるいは、電波干渉による近接する他の無線通信装置への悪影響などが発生する。 In order to avoid the above problems, if the wireless communication area is set large, at the toll booth, miscommunication with a vehicle on an adjacent toll collection lane, miscommunication with a subsequent vehicle, or other wireless communication in the vicinity due to radio wave interference An adverse effect on the device may occur.
また、上記問題を避けるために、管理者が該当車両の無線通信失敗を確認した際に、車両が無線通信領域外に停止していることが確認された場合、インターホン等により無線通信領域への誘導を行なう運用方法がある。しかし、本運用方法は管理者が常時監視していなければならず、運用としては好ましくない。また、車両を無線通信領域へ誘導する際、車両が後退しなければならない場合は、後続車両への衝突の発生など事故要因にもなってしまう。 In addition, in order to avoid the above problem, when it is confirmed that the vehicle is stopped outside the wireless communication area when the administrator confirms the wireless communication failure of the corresponding vehicle, the intercom etc. There is an operation method for performing guidance. However, this operation method must be constantly monitored by the administrator, which is not preferable for operation. In addition, when the vehicle has to move backward when the vehicle is guided to the wireless communication area, an accident factor such as a collision with the following vehicle may occur.
さらに、上記問題を避けるため、電波漏洩が予想される場所に電波吸収体を敷設することも考えられるが、電波吸収体は非常に高価であり、また敷設のために発生する工事費用、車線規制など、運用事業者の費用負担増となり、好ましくない状況にある。 Furthermore, in order to avoid the above problems, it is conceivable to install a radio wave absorber in a place where radio wave leakage is expected, but the radio wave absorber is very expensive. This is an unfavorable situation due to an increase in the cost burden on investment managers.
本発明が解決しようとする課題は、停止した車両の位置が当初想定の位置からずれていた場合でも正常に無線通信を行なうことができる料金収受システムおよび無線通信装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a toll collection system and a wireless communication apparatus capable of normally performing wireless communication even when the position of a stopped vehicle deviates from the initially assumed position.
実施形態に係る料金収受システムは、有料道路の料金所あるいは駐車場の出入口に設置された無線通信装置が、当該無線通信装置が形成する無線通信領域内に一時停止した車両に搭載された車載器と路車間無線通信を行なうことにより料金収受処理を実行する料金収受システムにおいて、前記無線通信装置が形成する無線通信領域をアダプディブアレーアンテナの指向性を制御することにより可変させ路車間無線通信を行なうことを特徴としている。 In the toll collection system according to the embodiment, the wireless communication device installed at the toll gate of the toll road or the entrance / exit of the parking lot is mounted on the vehicle temporarily suspended in the wireless communication area formed by the wireless communication device In the toll collection system that executes toll collection processing by performing road-to-vehicle wireless communication with the vehicle, the wireless communication area formed by the wireless communication device is varied by controlling the directivity of the adaptive array antenna to perform road-to-vehicle wireless communication. It is characterized by doing.
以下、実施形態の料金収受システムについて図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る料金収受システム(ETCシステム)の構成を模式的に示すものである。
Hereinafter, a fee collection system of an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a configuration of a toll collection system (ETC system) according to the present embodiment.
図1において、11は料金所の料金収受車線(通行路)で、図示矢印a方向に車両が進入してくるものとする。車両12には、車載器13が搭載されているものとする。車載器13には、料金収受用のETCカードと称されるICカードが装着される。ETCカード内のメモリには、たとえば、車載器情報(ナンバプレート情報、車種情報、車載器ID等)や入口情報、出口情報、課金情報なにどが記録される。
In FIG. 1,
料金収受車線11の入口側には、進入してくる車両12を検知する車両検知装置14、この車両検知装置14よりも下流側に所定距離離れて設置され、車両12に搭載された車載器13との間で路車間無線通信を行なう第1のアンテナ装置15がそれぞれ設けられている。第1のアンテナ装置15は、料金収受車線11の所定位置に固定された無線通信領域15aを形成する。
On the entrance side of the
料金収受車線11の入口側には、当該車線11から退出する車両12の通行許可、禁止を制御する発進制御装置(通行制御手段)16が設置されている。
On the entrance side of the
第1のアンテナ装置15と発進制御装置16との間、たとえば、発進制御装置16の手前には、車両12に搭載された車載器13との間で路車間無線通信を行なう第2のアンテナ装置としてのアダプディブアレーアンテナ17が設置されている。
A second antenna device that performs road-to-vehicle wireless communication between the
アダプディブアレーアンテナ17は、既に公知の技術であるので、詳細な説明は省略するが、複数のアンテナ素子から構成されていて、各アンテナ素子の位相・振幅を制御することにより、指向性を可変できるものである。本実施形態では、図2に示すように、無線通信の開始を指示すると各アンテナ素子の位相・振幅制御により、第1のアンテナ装置15と発進制御装置16との間に形成する所望の無線通信領域17aを車両12の進行方向aに対する下流側から上流側に向けてサイクリックにビーム制御するようになっている。図2において、矢印bはビーム移動方向を示している。
なお、アダプディブアレーアンテナの詳細については、たとえば、特開2001−160708号公報や特開2008−312197号公報を参照されたい。
Since the
For details of the adaptive array antenna, refer to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-160708 and 2008-312197.
車両検知装置14、第1のアンテナ装置15、発進制御装置16、および、アダプディブアレーアンテナ17は、路側無線装置18にそれぞれ接続されている。路側無線装置18は、通信回線を介して上位装置(管理装置)19に接続されている。
The
図3は、路側無線装置18の第1のアンテナ装置15に対応する部分の構成を示すものである。図3において、受信系は、ダウンコンバータ21、A/Dコンバータ22、復調部23および制御部24により構成されている。送信系は、制御部24、変調部25、D/Aコンバータ26、およびアップコンバータ27により構成されている。ダウンコンバータ21およびアップコンバータ27と第1のアンテナ装置15との間には、サーキュレータ28が接続されている。
FIG. 3 shows a configuration of a portion corresponding to the
送信側の動作は、制御部24からあらかじめ設定された通信フレームのデータが変調部25へ送られて変調され、D/Aコンバータ26でD/A変換された後、アップコンバータ27で所定の無線周波数にアップコンバートされ、サーキュレータ28を経由して第1のアンテナ装置15から無線電波として送出され、車載器13へと送信される。
As for the operation on the transmission side, data of a communication frame set in advance from the
受信側の動作は、車載器13からの無線電波が第1のアンテナ装置15で受信され、サーキュレータ28にてダウンコンバータ21へ送られ、ここで所定の周波数にダウンコンバートされ、A/Dコンバータ22でA/D変換された後、復調部23へ送られる。
As for the operation on the receiving side, the radio wave from the vehicle-mounted
復調部23では、受信信号に対し包絡線検波処理などを行なうことで受信データが復調される。復調された受信データは制御部24へ送られ、ここで受信データが解読される。
The
図4は、路側無線装置18のアダプディブアレーアンテナ17に対応する部分の構成を示すものである。図4において、アダプディブアレーアンテナ17の各アンテナ素子171〜17Nの受信信号に対し位相および振幅の変更処理を行なう位相・振幅変更手段411〜41N、位相・振幅変更手段411〜41Nで変更された後の信号を加算する加算器42が設けられている。
FIG. 4 shows a configuration of a portion corresponding to the
受信系は、ダウンコンバータ31、A/Dコンバータ32、復調部33および制御部34により構成されている。送信系は、制御部34、変調部35、D/Aコンバータ36、およびアップコンバータ37により構成されている。ダウンコンバータ31およびアップコンバータ37と加算器42との間には、サーキュレータ38が接続されている。
The reception system includes a
また、受信信号(A/Dコンバータ32の出力信号)のレベルをモニタし、あらかじめ設定される閾値と比較し、受信信号のレベルが閾値を超えた場合にその旨を通知する受信レベルモニタ部43、位相量・振幅量を制御する位相量・振幅量制御手段44、位相量・振幅量制御手段44からの制御信号に基づき位相・振幅変更手段411〜41Nの各値を決定する位相・振幅決定手段45が設けられている。
Also, the level of the received signal (output signal of the A / D converter 32) is monitored, compared with a preset threshold value, and when the received signal level exceeds the threshold value, a received
制御部34は、受信レベルモニタ部43から受信信号のレベルが閾値を超えた旨の通知を受けると、車載器13との路車間無線通信を開始する。位相量・振幅量制御手段44は、受信レベルモニタ部43から受信信号のレベルが閾値を超えた旨の通知を受けると、位相量・振幅量の制御を停止する。
When the
なお、送信側の動作および受信側の動作は、図3に示した第1のアンテナ装置15の部分と同様であるので説明は省略する。
The operation on the transmission side and the operation on the reception side are the same as those of the
次に、このような構成において路側無線装置18の動作を説明する。
まず、第1のアンテナ装置15に係る動作を図5に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, the operation of the
First, the operation according to the
車両12が料金収受車線11に進入し、車両検知装置14が当該車両12を検知すると(ステップS1)、当該車両12に搭載された車載器13に対しフレーム制御信号(以降、FCMC(Frame Control Massage Channel)信号と称す)を送信する(ステップS2)。
When the
車両12が第1のアンテナ装置15の無線通信領域15aに進入し、車載器13がFCMC信号を受信すると、車載器13は路側無線装置18に対し接続要求信号(以降、ACTC(Activation Channel)信号と称す)を送信する(ステップS3)。
When the
車載器13からのACTC信号を受信すると、車載器13に対しBST(Beacon Service Table)信号を送信する(ステップS4)。
When receiving the ACTC signal from the vehicle-mounted
車載器13がBST信号を受信すると、車載器13は路側無線装置18に対しVST(Vehicle Service Table)信号を送信する(ステップS5)。
When the vehicle-mounted
車載器13からのVST信号を受信すると(ステップS6)、車載器13との間で料金収受処理を行なうための路車間無線通信を行なうことにより、当該車両12に対する利用料金の収受処理を行なう(ステップS7,S8)。料金収受処理が終了すると、車載器13との路車間無線通信を終了し、FCMC信号の送信を停止する(ステップS9)。
When the VST signal is received from the vehicle-mounted device 13 (step S6), the usage fee collection processing for the
次に、アダプディブアレーアンテナ17に係る動作を図6に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, the operation of the
第1のアンテナ装置15による車載器13との路車間無線通信が失敗した場合、アダプディブアレーアンテナ17の通信開始を指示する(ステップS11)。次に、アダプディブアレーアンテナ17の各アンテナ素子171〜17Nの位相・振幅制御により、図2に示すように、発進制御装置16の手前に形成する所望の無線通信領域17aを車両12の進行方向aに対する下流側から上流側に向けて(矢印b方向に)サイクリックにビーム制御する(ステップS12)。これにより、アダプディブアレーアンテナ17の無線通信領域17aにおいて、その指向性が図示矢印b方向(下流側から上流側に向けて)にサイクリックに変化することになる。
また、同時に、当該車両12に搭載された車載器13に対しFCMC信号を送信する(ステップS12)。
When road-to-vehicle wireless communication with the vehicle-mounted
At the same time, an FCMC signal is transmitted to the vehicle-mounted
路車間無線通信が失敗した場合、一般に図示しない路側表示器により当該車両12に対し一時停止の指示を与えるとともに、発進制御装置16へ「開閉ゲート閉」の指示を送信してゲートを閉じ、当該車両12の退出を禁止する。したがって、当該車両12は、第1のアンテナ装置15と発進制御装置16との間(アダプディブアレーアンテナ17の無線通信領域17a)の任意の位置に一時停止することになる。
When road-to-vehicle wireless communication fails, in general, an instruction to pause the
当該車両12が一時停止し、車両12に搭載された車載器13がFCMC信号を受信すると、車載器13は路側無線装置18に対しACTC信号を送信する(ステップS13)。
When the
車載器13からのACTC信号を受信すると、当該ACTC信号の受信レベルが閾値以上か否かをチェックし(ステップS14)、ACTC信号の受信レベルが閾値以上になると、アダプディブアレーアンテナ17の制御を停止し、車載器13に対しBST信号を送信する(ステップS15)。
When receiving the ACTC signal from the vehicle-mounted
車載器13がBST信号を受信すると、車載器13は路側無線装置18に対しVST信号を送信する(ステップS16)。
When the vehicle-mounted
車載器13からのVST信号を受信すると(ステップS17)、車載器13との間で料金収受処理を行なうための路車間無線通信を行なうことにより、当該車両12に対する利用料金の収受処理を行なう(ステップS18,S19)。料金収受処理が終了すると、車載器13との路車間無線通信を終了し、FCMC信号の送信を停止する(ステップS20)。
When the VST signal is received from the vehicle-mounted device 13 (step S17), the usage fee collection processing for the
なお、料金収受処理が終了すると、発進制御装置16へ「開閉ゲート開」の指示を送信してゲートを開け、当該車両12を退出させる。
When the toll collection process is completed, an instruction to open the opening / closing gate is transmitted to the
以上述べた少なくとも1つの実施形態によれば、発進制御装置16の近傍に新たにアダプディブアレーアンテナ17を設置し、第1のアンテナ装置15による車載器13との路車間無線通信が失敗して一時停止した車両12と再度、路車間無線通信する際に、アダプティブアレーアンテナ17の指向性を車両進行方向に対し下流側から上流側に向けてサイクリックに可変制御し、車載器13からの応答電波(ACTC信号)のレベルがあらかじめ設定された閾値以上になった場合に路車間無線通信を開始するので、一時停止した車両12の位置が当初想定の位置からずれていた場合でも正常に路車間無線通信を行なうことができる。
According to at least one embodiment described above, the
なお、前記実施形態では、有料道路の料金所等において利用料金の収受処理を自動的に行なう料金収受システムに適用した場合について説明したが、これに限らず、たとえば、駐車場での利用料金の決済処理を自動的に行なう料金収受システムにも同様に適用できる。 In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a toll collection system that automatically performs the toll collection processing at a toll gate on a toll road is not limited to this. The present invention can be similarly applied to a fee collection system that automatically performs payment processing.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11…料金収受車線(通行路)、12…車両、13…車載器、14…車両検知装置、15…第1のアンテナ装置、16…発進制御装置(通行制御手段)、17…アダプディブアレーアンテナ(第2のアンテナ装置)、18…路側無線装置、19…上位装置(管理装置)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
この第1のアンテナ装置による前記車載器との路車間無線通信に基づき当該車両に対する料金収受処理を行なう第1の料金収受処理手段と、
前記車両の進行方向で、前記第1のアンテナ装置よりも下流側に設置され、前記第1のアンテナ装置による前記車載器との路車間無線通信が失敗した場合、当該車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なうアダプティブアレーアンテナと、
このアダプティブアレーアンテナによる路車間無線通信において、当該アダプティブアレーアンテナの位相・振幅を制御することにより、当該アダプティブアレーアンテナの指向性を前記車両の進行方向下流側から上流側に向けて変化させ、前記車載器からの応答電波のレベルがあらかじめ設定される所定値以上になった場合に前記位相・振幅制御を停止し、当該車載器との路車間無線通信を開始させるアンテナ制御手段と、
前記アダプティブアレーアンテナによる前記車載器との路車間無線通信に基づき当該車両に対する料金収受処理を行なう第2の料金収受処理手段と、
前記車両の進行方向で、前記アダプティブアレーアンテナよりも下流側に設置され、前記第1の料金収受処理手段あるいは前記第2の料金収受処理手段による料金収受処理結果に応じて車両の通行を制御する通行制御手段と、
を具備したことを特徴とする料金収受システム。 A first antenna device that performs road-to-vehicle wireless communication with a vehicle-mounted device mounted on the vehicle when the vehicle enters the toll collection lane of the toll gate;
First toll collection processing means for performing toll collection processing on the vehicle based on road-to-vehicle wireless communication with the vehicle-mounted device by the first antenna device;
When the vehicle-to-vehicle wireless communication with the vehicle-mounted device is installed on the downstream side of the first antenna device in the traveling direction of the vehicle and the first antenna device fails, the vehicle-mounted device mounted on the vehicle. An adaptive array antenna for road-to-vehicle wireless communication with
In road-to-vehicle wireless communication using this adaptive array antenna, by controlling the phase and amplitude of the adaptive array antenna, the directivity of the adaptive array antenna is changed from the downstream side in the traveling direction of the vehicle to the upstream side, An antenna control means for stopping the phase / amplitude control when a level of a response radio wave from the on-vehicle device is equal to or higher than a predetermined value, and starting road-to-vehicle wireless communication with the on-vehicle device;
Second toll collection processing means for performing toll collection processing for the vehicle based on road-to-vehicle wireless communication with the vehicle-mounted device by the adaptive array antenna;
Installed downstream of the adaptive array antenna in the traveling direction of the vehicle, and controls the passage of the vehicle according to the result of the charge collection processing by the first charge collection processing means or the second charge collection processing means. Traffic control means;
A toll collection system characterized by comprising:
前記料金収受車線に車両が進入してくると、当該車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なう第1のアンテナ装置と、
前記車両の進行方向で、前記第1のアンテナ装置よりも下流側に設置され、前記第1のアンテナ装置による前記車載器との路車間無線通信が失敗した場合、当該車両に搭載された車載器との間で路車間無線通信を行なうアダプティブアレーアンテナと、
このアダプティブアレーアンテナによる路車間無線通信において、当該アダプティブアレーアンテナの位相・振幅を制御することにより、当該アダプティブアレーアンテナの指向性を前記車両の進行方向下流側から上流側に向けて変化させ、前記車載器からの応答電波のレベルがあらかじめ設定される所定値以上になった場合に前記位相・振幅制御を停止し、当該車載器との路車間無線通信を開始させるアンテナ制御手段と、
を具備したことを特徴とする無線通信装置。 In a wireless communication device that performs road-to-vehicle wireless communication with an in-vehicle device mounted on a vehicle entering a toll collection lane of a toll gate,
When a vehicle enters the toll collection lane, a first antenna device that performs road-to-vehicle wireless communication with an in-vehicle device mounted on the vehicle;
When the vehicle-to-vehicle wireless communication with the vehicle-mounted device is installed on the downstream side of the first antenna device in the traveling direction of the vehicle and the first antenna device fails, the vehicle-mounted device mounted on the vehicle. An adaptive array antenna for road-to-vehicle wireless communication with
In road-to-vehicle wireless communication using this adaptive array antenna, by controlling the phase and amplitude of the adaptive array antenna, the directivity of the adaptive array antenna is changed from the downstream side in the traveling direction of the vehicle to the upstream side, An antenna control means for stopping the phase / amplitude control when a level of a response radio wave from the on-vehicle device is equal to or higher than a predetermined value, and starting road-to-vehicle wireless communication with the on-vehicle device;
A wireless communication apparatus comprising:
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