JP3008802B2 - 車両用通信装置 - Google Patents

車両用通信装置

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JP3008802B2
JP3008802B2 JP2924895A JP2924895A JP3008802B2 JP 3008802 B2 JP3008802 B2 JP 3008802B2 JP 2924895 A JP2924895 A JP 2924895A JP 2924895 A JP2924895 A JP 2924895A JP 3008802 B2 JP3008802 B2 JP 3008802B2
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    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07BTICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/06Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、道路に所定の通信エリ
アを設定する複数のアンテナユニットを備えた路上機
と、前記通信エリア内を通過するときに前記路上機と通
信するように車両に設けられた車載機とを備えた構成の
車両用通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、高速道路などの有料道路におけ
る自動料金徴収の方法として、次のようなものが考えら
れている。すなわち、自動車側に、あらかじめ登録され
た識別番号などを記憶している通信機(車載機)を搭載
し、道路の料金徴収を行うべき場所に通信機(路上機)
を設け、その路上機により設定される通信エリア内を通
過する際に、路上機と車載機との間で通信を行って登録
された識別番号の車両が通行したことを認識して記憶
し、その記録データに基づいて別途に料金の授受を行う
ようにしたものである。
【0003】このようなものとしては、例えば、特開昭
55−116176号公報に示された有料道路の無人化
装置があり、これは、有料道路の出入口に送受信装置を
設けると共に、車両にも送受信装置を設け、通行時に両
者の間で通信を行って料金徴収データの授受を行うよう
にして車両を停止させることなく自動的に料金徴収を行
う構成のものである。
【0004】また、複数の車両が通行する場合に、それ
らとの間の通信の混信を防止するためのものとして、例
えば、特開平5−314325号公報に示された非接触
ICカード装置がある。このものは、混信を受けること
なく1つの移動体の非接触ICカードのみと交信できる
ようにするために、ICカードから返送される電波を受
信し、受信信号の振幅を振幅検出回路で検出するか、受
信信号のSN比をSN比検出回路で検出し、検出値が一
定になるように送信系の可変増幅回路のゲインを送信電
力制御器で制御することにより、移動体が無線局に近付
くほど送信電力を低下させて交信可能領域を狭くし、1
つの移動体のみが交信可能領域に入るように構成したも
のである。
【0005】あるいは、特開平4−303289号公報
に示された記録媒体処理装置においては、無線カードか
ら連続してデータが発生された場合に、無線カードへの
先行する書き込み処理が遅れたりあるいは完了しなくて
も、後続のデータ処理を、抜けや漏れのないように完了
できるようにした構成のものが開示されている。
【0006】さらに、特開平4−315282号公報に
示された料金収受システムにおいては、有料道路の料金
所の通信可能領域に複数台の車両が進入しても、各利用
者が持つ非接触ICカードと料金所との間の無線による
通信を先着順とすることができ、混信を防止することが
できるようにした構成のものが開示されている。
【0007】そして、特開平6−131509号公報に
示された非接触ICカードシステムにおける通信方式に
おいては、通信可能領域の異なる複数の移動体が連続し
て進入してきても、電波の干渉をなくして、進入する移
動体の順番で通信が行えるようにするため、走行車両の
車種を車種判別板により読取り、その車種用の問い合わ
せ番号を料金所のアンテナから送信する構成とし、進入
車両に搭載された非接触ICカードはその車種に対応し
た問い合わせ番号を受信した場合だけ車両自身の利用者
番号を送信して本体間の通信処理を行う通信方式が開示
されている。
【0008】ところが、上述のものはいずれのものにお
いても道路が1車線の場合について構成されたものであ
り、一般的な複数の車線を有する道路でそのまま適用す
るには困難な点があるものであった。そこで、複数の車
線を有する道路に対応して料金徴収データの授受を行う
ようにしたものとしては、例えば、特開平5−3249
67号公報に開示されたものがある。
【0009】すなわち、このものは、非接触ICカード
を利用した有料道路の料金徴収システムにおいて、チェ
ックバリアでの路上機と非接触ICカード間の無線通信
の信頼性を向上するために、チェックバリアの路上機に
複数のアンテナを接続し、1本の車線に対して複数のア
ンテナを進行方向に交信可能領域が互いにずれるように
配置することにより、路上機と車両の非接触ICカード
との通信可能な機会を増やすようにした構成のものであ
る。
【0010】このような構成とすることにより、高速道
路等の有料道路などで料金徴収を行う必要がある道路に
おいて、複数の車線を有する場合でも道路を1車線毎に
仕切った状態として料金徴収業務を行う必要がなく、複
数車線が存在する状態のままで自動的に料金徴収業務を
行うことができ、人員の削減を図ると共に、料金所渋滞
のような渋滞の発生を低減することができるものであ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、アンテナを配設する領域が
長距離に渡るために、狭い設置環境でも対応できるよう
にする必要がある。そこで、同じような方式を用いなが
ら、短い距離で配設できる構成として以下のような構成
が考えられる。
【0012】すなわち、例えば、複数車線の道路の各車
線に対応して通信エリアを設けるように複数のアンテナ
ユニットを配設し、それら各アンテナユニットによる通
信エリアは、隣接する通信エリアと重複領域を有するよ
うに設定することで、通信の死角をなくして道路の全幅
に渡って通信エリアを設けるようにする構成である。こ
の場合、重複領域を有するアンテナユニット間の信号の
送信タイミングを異なるように設定すると共に、それら
の信号の周波数は、車載機で受信可能な範囲で異なる値
に設定することで確実に通信を実施できるようにするも
のである。
【0013】ところが、このように構成した場合でも、
次のような不具合が予想されるために、自動車側の車載
機とアンテナユニットとが確実な通信を行えない場合が
発生する虞がある。このような不具合の発生状況の一例
について、図11ないし図13を参照して説明する。図
11は、図中下方から上方に向けて自動車が通行する道
路に跨がるようにして配設されたガントリ1を示してい
る。このガントリ1には、例えば2本の車線に対応して
2個のアンテナユニット2,3が配設されており、それ
ぞれ通信エリア4,5を設定している。通信エリア4,
5は重複領域Dを有しており、端部を自動車の車載機6
が通過する際でもいずれかのアンテナユニット2,3と
通信が行えるようになっている。また、アンテナユニッ
ト2,3は異なる周波数で異なるタイミングで通信エリ
ア4,5に対してパイロット信号あるいは質問信号を送
信すると共に、無変調の搬送電波を送信するようになっ
ている。
【0014】これに対して、通信エリア4あるいは5を
通過する自動車に搭載された車載機6は、例えばアンテ
ナユニット2からパイロット信号を受信すると、通信相
手をそのアンテナユニット2に固定して以後の通信を継
続し、その通信が終了するまでの間は他のアンテナユニ
ット3からのパイロット信号には応答しないようになっ
ている。これによって、車載機6が重複領域Dを通過す
る場合でもアンテナユニット2,3の両者からパイロッ
ト信号を受けて混信するといった不具合が防止され、確
実に通信を行うことができるのである。
【0015】ところで、上述の場合に、車載機6は、応
答信号を送信する際に、アンテナユニット2から送信さ
れる無変調の搬送電波を応答信号で変調して送信する構
成としているので、アンテナユニット2からの信号を受
信可能なエリアつまりダウンリンクエリア4ADに対し
て、車載機6から送信する信号がアンテナユニット2に
より受信可能となる送信エリアつまりアップリンクエリ
ア4AUは信号エネルギの減衰がある分だけ狭い範囲に
なる。
【0016】そこで、例えば図11に示しているよう
に、車載機6が重複領域Dのなかでもアンテナユニット
3に近い位置を通過する場合を考えると、車載機6が遠
くに位置するアンテナユニット2からのパイロット信号
を受信したときには、アンテナユニット2の通信エリア
4であるダウンリンクエリア4ADは重複しているが、
アップリンクエリア4AUからは外れていて通過しない
場合が生ずる。
【0017】ところが、車載機6は、一旦アンテナユニ
ット2からパイロット信号を受信すると、これに対して
パイロット応答信号を送信した後は続けてアンテナユニ
ット2から質問信号が送信されるのを待機するようにな
る。すると、アンテナユニット2においては、パイロッ
ト信号に対するパイロット応答信号を受信しないことに
なるので、この後も所定時間を存して再びパイロット信
号を送信することになる。
【0018】したがって、車載機6は、通信相手をアン
テナユニット2に固定した状態で再びアンテナユニット
2からパイロット信号を受信することになり、通信を開
始することができない状態となる。そして、この状態で
は、図12のタイムチャートにも示しているように、ア
ンテナユニット3から送信されるパイロット信号は無効
化しているので、実際上ではアンテナユニット3と通信
を行ったほうが有効であっても通信不能の状態に陥るこ
とになる。
【0019】また、車載機6が一旦アンテナユニット2
から質問信号を受信して通信を開始した場合でも、上述
のように、車載機6が通信エリア4の端部を通過してい
る状態であることから、アンテナユニット2からの質問
信号の強度が低く、車載機6によりその質問信号を受信
できなくなる場合がある(図中、車載機6′の位置)。
すると、図13に示すように、この状態でも車載機6は
アンテナユニット2との通信が完了しない状態のままで
通信エリア4,5の領域を通過してしまうことになると
いう不具合がある。
【0020】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、複数の車線を有する道路において、複
数のアンテナユニットによる通信エリアの重複領域を車
載機が通行する場合でもいずれか一方のアンテナユニッ
トと確実に通信を行うことができるようにした車両用通
信装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用通信装置
は、複数の通信エリアのそれぞれに対応して設けられ、
所定タイミングでパイロット信号を送信し、パイロット
応答信号を受信するとこれに応じて前記パイロット信号
の送信周期で質問信号を送信する複数のアンテナユニッ
トと、これら複数のアンテナユニットのうちの少なくと
も隣接する通信エリアと重複する領域を有するもの同士
を前記パイロット信号あるいは質問信号の送信タイミン
グを異なるタイミングに設定して動作させると共に、受
信信号に基づいて前記通信エリアを通過する車両を識別
する路上機と、車両に搭載され、前記パイロット信号を
受信すると前記パイロット応答信号を送信し、その後同
じアンテナユニットからの質問信号を受信するとこれに
対する質問応答信号を送信し、通信が終了するまでの間
そのアンテナユニットに通信相手を固定して通信処理を
行なうように構成された車載機と、この車載機に設けら
れ、前記パイロット応答信号を送信した後にそのアンテ
ナユニットから再び前記パイロット信号を受信したとき
には、そのときのアンテナユニットとの間の通信を無効
化して別のアンテナユニットからのパイロット信号を受
け付けるように制御する通信制御手段とを設けて構成し
たところに特徴を有する(請求項1の発明)。
【0022】また、前記通信制御手段を、前記パイロッ
ト信号あるいは質問信号に対する応答信号を送信した後
所定時間が経過しても対応するアンテナユニットから次
の質問信号を受信しないときに、そのアンテナユニット
との通信を無効化して別のアンテナユニットからのパイ
ロット信号を受け付けるように制御する構成とすること
もできる(請求項2の発明)。
【0023】
【作用および発明の効果】請求項1記載の車両用通信装
置によれば、複数の通信エリアが重複する領域などを通
過するときには、複数のアンテナユニットからパイロッ
ト信号が送信されてくるが、パイロット信号を先に受信
した側のアンテナユニットと通信を開始するようにな
る。このとき、車載機は、パイロット信号を受信した側
のアンテナユニットに対して通信相手を固定する状態と
なるので、そのアンテナユニットが車載機から送信した
パイロット応答信号を確実に受信できる場合には、折り
返し送信される質問信号を受信して以後の通信処理を行
えるが、車載機からのパイロット応答信号が対応するア
ンテナユニットまで到達しない場合には、そのアンテナ
ユニットは応答がなかったとして再びパイロット信号を
通信エリア内に送信するようになる。
【0024】この結果、車載機は、再びそのアンテナユ
ニットからパイロット信号を受信することになり、後続
の通信が開始できないままの状態となるが、このとき、
通信制御手段により、そのアンテナユニットとの間の通
信を無効化して他のアンテナユニットからのパイロット
信号を受け付けるようになる。これにより、車載機が通
信エリア内に存在する期間中に迅速に通信可能なアンテ
ナユニットとの間の通信を行うように切り換えることが
できるようになる。したがって、車載機は、重複領域を
通過する場合でもいずれかのアンテナユニットと確実に
通信を行うことができるようになる。
【0025】請求項2記載の車両用通信装置によれば、
車載機は、通信エリアに侵入してパイロット信号を受信
すると、パイロット応答信号を送信して以後質問信号が
送信されるのを待機する。アンテナユニットはパイロッ
ト信号に応答するパイロット応答信号を受信すると続け
て質問信号を送信するようになるので、車載機は、その
質問信号を受信してその応答信号を送信するようにな
る。
【0026】以後、アンテナユニットからの質問信号の
送信とこれを受信した車載機が応答信号を送信すること
により通信が行われるが、このとき、例えば、車載機が
通信エリアの端部を通行しているなどで、通信の途中で
質問信号が送信されなくなる場合がある。これに対し
て、車載機の通信制御手段は、質問信号に対する応答信
号を送信するときに、一定時間が経過するまでの間に次
の質問信号が受信されないと、そのときの通信相手のア
ンテナユニットとの間の通信を無効化して新たに別のア
ンテナユニットからのパイロット信号を受け付けるよう
になる。
【0027】したがって、車載機は、通信中にそのアン
テナユニットの通信エリアを外れて通信が途絶えた場合
でも、迅速に他のアンテナユニットとの間の通信を開始
して確実にアンテナユニットとの間の通信を行うことが
できるようになる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を高速道路の料金徴収設備に適
用した場合の第1の実施例について図1ないし図7を参
照しながら説明する。まず、全体の外観構成を示す図2
において、高速道路(片側通行帯のみ図示)11は、片
側に3つの車線12,13,14を有するもので、所定
の料金徴収地点には、この道路11を跨ぐようにして路
上機としてのガントリ(gantry)15が配設されてい
る。このガントリ15には、各車線12〜14に対応し
てアンテナユニット16〜18が下方に向けて配設さ
れ、通信エリア19〜21を設定するようになってい
る。
【0029】通信エリア19〜21は、各アンテナユニ
ット16〜18から車両(図中例えば自動車29で示
す)が近付いて来る方向に向けてそれぞれ設定されてい
る。この場合、アンテナユニット16には、アンテナ素
子22aおよび22bが設けられ、それぞれ通信可能領
域19a,19bを設定することにより通信エリア19
を合成している。同様にして、アンテナユニット17に
はアンテナ素子23aおよび23bが設けられ、通信可
能領域20a,20bを設定して通信エリア20を合成
しており、また、アンテナユニット18にはアンテナ素
子24aおよび24bが設けられ、通信可能領域21
a,21bを設定して通信エリア21を合成している。
【0030】アンテナユニット16,17,18は、図
3に示すように(図中ではアンテナユニット16を代表
として示すが他も同様の構成である)、ガントリ15の
下面部に取り付けられるベース25に制御回路部26を
配設すると共にアンテナ素子22a,22bが配設さ
れ、電波が透過可能な樹脂性のカバー27で全体を覆っ
た防水構造としている。制御回路部26には、後述する
電気的構成が配設され、アンテナ素子22a,22bが
駆動制御され、送受信動作を行なわせるようになってい
る。そして、アンテナ素子22a,22bは、それぞれ
支持棒28,28により回動可能に支持されており、ア
ンテナ素子22a,22bの放射面の方向を調整可能に
設けられている。そして、図示はしないが、アンテナ素
子22a,22bは、支持棒28と直交する方向にも周
知の構造により回動可能に支持されており、その放射面
の方向を支持棒28の直交方向にも調整可能に設けられ
ている。
【0031】また、アンテナ素子22a,22bの放射
面の角度によってそれぞれ通信可能領域19a,19b
が設定され、これらを合成することにより通信エリア1
9を設定しているが、両者間には重複領域19cが設け
られており、通信可能領域19aと19bとが途切れな
いように設定されている(他のアンテナ素子23a,2
3b,24a,24bについても同様にして重複領域2
0c,21cが設定されている)。なお、後述するが、
アンテナ素子22a,22bは互いに異なる周波数のマ
イクロ波を出力して通信を行うようになっている。
【0032】各アンテナ素子22a,22b,23a,
23b,24a,24bのそれぞれは、プリント基板の
一方の面側に8個の正方形状をなすパッチを形成し、こ
れらを伝送線路で結合して給電端子に接続するように構
成したマイクロストリップ形のアレイアンテナ素子であ
る。この場合、プリント基板は、両面を導体でプリント
した樹脂材料(両面プリント基板)を用い、その誘電率
の温度特性が使用温度領域内(例えば高温領域120℃
程度までの範囲)での変化が所定以下(例えば1%以
下)となる材質で例えばBTレジン材料やガラスエポキ
シ材料のものを使用している。8個のパッチは、対向す
る頂点部を僅かに切り落として円偏波対応の形状として
4個ずつのパッチを2列に配置し、伝送線路と共にエッ
チングにより形成している。
【0033】なお、このように多数のパッチを使用した
アレイアンテナにおいては、一般的にはサイドローブが
発生するが、この点、本実施例におけるアンテナ素子2
2a,22bは、伝送線路のインピーダンスを調節する
ことによりサイドローブの発生を抑制して通信不能な領
域が途中の領域に発生するのを防止するようにしてお
り、例えば、高さ方向の1mから2m程度の間の領域つ
まり自動車29に搭載された車載機30が通過する高さ
の領域では略同じ領域をカバーできるように設定されて
いる。
【0034】さて、この高速道路11を通行する車両で
ある自動車29,29にはそれぞれダッシュボード近傍
に車載機30,30が搭載されている。これら各車載機
30には、路上機15のアンテナユニット16〜18か
らのパイロット信号および質問信号を受信するアンテナ
31が設けられている。このアンテナ31は、前述した
アンテナ素子22aに使用しているものと同様のプリン
ト基板に正方形状をなす2個のパッチを形成したマイク
ロストリップ形のアンテナである。そして、この場合に
おいては、2個のパッチはそれぞれ受信用および送信用
に設けられた単一パッチの構成としている。
【0035】また、アンテナ31においては、応答信号
の送信に当たっては、アンテナユニット16側から送信
される無変調の搬送電波を応答信号で変調しながら反射
することで送信するように構成されている。つまり、車
載機30は、通信エリア19〜21内でアンテナユニッ
ト16〜18から無変調の搬送電波を受けている状態で
これを応答信号で反射することで応答信号の送信が可能
となる構成とされているのである。
【0036】次に、電気的構成について図1を参照して
説明する。まず、同様に構成されたアンテナユニット1
6,17,18の構成についてアンテナユニット16を
代表して説明する。図1は全体構成を示すもので、アン
テナ素子22a,22bの各制御回路32a,32bに
対して、これらを統括して制御する制御部33は、コン
トロール回路34,電源回路35および外部とのデータ
の授受を行うためのインターフェース回路36を有する
構成とされている。
【0037】各アンテナ素子22a,22bに対応して
設けられた制御回路32a,32bにおいて、変調回路
37は、所定周波数の発振器38から与えられる発振出
力を搬送電波としてこれをコントロール回路34から与
えられるパイロット質問信号あるいは質問信号で変調
し、サーキュレータ39を介してアンテナ素子22aに
出力するようになっている。
【0038】また、復調等の信号処理を行う受信回路4
0は、混合器41に接続されており、混合器41には発
振器38から発振出力が与えられると共に、サーキュレ
ータ39を介してアンテナ素子22aから応答信号に応
じた電波信号が与えられるようになっている。搬送電波
と応答信号に応じた電波信号とは混合器41にて合成さ
れた後、受信回路40に与えられる。受信回路40は、
与えられた合成信号を復調して応答信号を得ると共に、
コントロール回路34に出力するようになっている。
【0039】そして、上述の各アンテナ素子22a〜2
4bに対応して設けられた発振器38のそれぞれは、図
4に示すように、所定周波数領域として割り当てられた
例えば2.45GHz帯の準マイクロ波を搬送電波とし
て出力するために、その周波数帯域のうちの狭い周波数
領域の異なる周波数f1〜f6をそれぞれに割り当てて
出力させるように構成されている。また、後述するが、
車載機30においては、それらの各発振器38のすべて
の発振周波数f1〜f6に対応する信号を受信可能に設
定されている。
【0040】以上のように構成された各アンテナユニッ
ト16〜18は、インターフェイス回路36を介して接
続されている図示しない制御装置により各アンテナ素子
22a〜24bに対応して駆動するタイミング信号が与
えられるようになっている。この場合、隣接するアンテ
ナユニット16と17との間、およびアンテナユニット
17と18との間では、通信エリア19〜21へのパイ
ロット質問信号や質問信号の出力タイミングが半サイク
ルずれるように設定されている。これによって、これら
の通信エリア19〜21を通過する自動車の車載機30
が、例えば通信エリア19と20とが重複している領域
を通過する場合でも、2つのアンテナユニット16,1
7から同時にパイロット信号を受信することがないよう
に設定されているのである。
【0041】さて、車載機30において、通信制御手段
としての制御回路42は、CPU,ROMおよびRAM
等を含んで構成されるもので、予め記憶されたプログラ
ムに従ってパイロット信号あるいは質問信号を受けると
これに応じて識別コード等の各種データを応答信号とし
て出力するように構成されている。この制御回路42
は、送信回路43を介してアンテナ31に接続されると
共に、受信回路44を介してアンテナ31に接続されて
いる。
【0042】なお、送信回路43は応答信号に応じた変
調処理を行なってアンテナ31が受ける無変調の搬送電
波を変調して送信させ、受信回路44はアンテナ31に
より受信した電波を復調して質問信号として制御回路4
2に与えるようになっており、半二重構造とされてい
る。また、制御回路42には書込みおよび読出し可能な
不揮発性メモリとしてのデータメモリ45が接続されて
いる。バッテリ46は、車載機30内の各回路に給電す
るようになっている。
【0043】なお、図示はしていないが、制御回路42
には起動回路が付設されており、外部から信号を受信す
ると、装置全体を起動させて「スリープ状態」から「ウ
ェイクアップ状態」にして通信動作を行なわせ、通信が
終了すると再び装置全体を停止させて「スリープ状態」
に戻るように制御し、外部からの信号を受信するのを待
機する状態となるように構成されている。そして、この
構成により、通信を行わない状態でのバッテリ46の消
耗を低減するようになっている。
【0044】次に、本実施例の作用について、図5ない
し図7をも参照して説明する。通常の場合においては、
自動車が各車線12〜14内を1台ずつ別れて走行する
状態が想定されるので、この場合には、従来と同様にし
ていずれかのアンテナユニット16〜18は、通信エリ
ア19〜21内を通過する自動車の車載機30とそれぞ
れ通信処理を行って料金徴収データの授受を確実に実行
することができる。なお、このとき、車載機30の制御
回路42は、起動回路により「ウェイクアップ状態」と
されて起動状態になると、図5に示すプログラムのフロ
ーチャートを実行して通信処理を行うようになってい
る。
【0045】すなわち、通常の通信動作においては、通
信エリア19〜21のいずれかに侵入してパイロット信
号PLTを受信すると、車載機30は次のように動作す
る。まず、制御回路42は、起動状態となってプログラ
ムをスタートすると、受信したパイロット信号PLTに
含まれる場所を示すコードおよびガントリ15のコード
番号を認識して記憶し、この後、受信した信号がいずれ
かのアンテナユニット16〜18から送信された信号で
あるか否かを判断し(ステップS1)、「YES」と判
断したときにはそれがパイロット信号PLTであるか否
かを判断する(ステップS2)。そして、パイロット信
号PLTである場合には、制御回路42は、ステップS
2で「YES」と判断してステップS3に移行し、その
アンテナユニットから初めてパイロット信号PLTを受
信したか否かつまり前回と同じアンテナユニットからの
パイロット信号PLTであるか否かを判断し(ステップ
S3)、「NO」の場合にはステップS4を経てステッ
プS5に移行する。
【0046】制御回路42は、ステップS5では、以後
の通信相手をそのパイロット信号PLTを送信したアン
テナユニット16〜18に固定して、他のアンテナユニ
ットから送信されるパイロット信号PLTを受信しても
受け付けない状態とするようになる。そして、この状態
で、制御回路42は、そのパイロット信号PLTに対し
てパイロット応答信号RSPを作成し、そのアンテナユ
ニットから続けて送信されている無変調の搬送電波を作
成したパイロット応答信号RSPで変調して反射するこ
とにより送信するようになる。この場合、パイロット応
答信号RSPは、各車載機30に固有なコードとして登
録されている識別コードを含んだ信号としている。
【0047】この後、制御回路42は、アンテナユニッ
トから送信される質問信号RC,WCなどを順次受け付
けて信号の授受を行うことにより通信を実行し、通信終
了時点でエンド信号ENDを受信すると、通信処理を停
止して再び「スリープ状態」に戻るようになる。そし
て、これにより、路上機側においては、通過した車載機
30から自動車29または登録された運転者を認識して
料金徴収の処理を行うようになる。
【0048】上述の場合において、例えば、車載機30
がアンテナユニット16と通信を行う場合には、アンテ
ナユニット16は、パイロット信号PLT1の次に質問
信号として車載機情報送信要求信号RC1を送信するよ
うになる。この車載機情報送信要求信号RC1には、場
所を示すコード,ガントリのコード番号および相手の車
載機30対応して登録されている識別コードが含められ
ており、車載機30のみが受信動作の後に通信処理を実
行するようになっている。
【0049】車載機30は、車載機情報送信要求信号R
C1を受信すると、これに応じて残高金額データなどの
データを読出してカードリード信号RD1を生成し、ア
ンテナユニット16に対して上述同様にして送信するよ
うになる。次にアンテナユニット16は、質問信号とし
てリード信号RD1を受信すると、料金徴収データ処理
のための所定のデータを書込み信号WD1として車載機
30に送信するようになる。この場合、書込み信号WD
1には、料金徴収命令コード,料金データ,場所コード
番号,ガントリのコード番号,車載機30の識別コード
および動作時刻データなどが含まれている。なお、車載
機30からの応答信号RSP1が異常であった場合に
は、アンテナユニット16は、所定の異常処理ルーチン
を実行して処置をするようになっている。
【0050】そして、車載機30は、書込み信号WD1
を受信すると、その内容を読みとって所定の書込み処理
を行い、この後、場所のコード信号,ガントリのコード
番号および車載機30の識別コードを含んだ書込み終了
信号END1を前述同様にして送信する。アンテナユニ
ット16は、書込み処理の終了信号END1を受信する
と、受信したことを知らせるための終了確認信号ACK
1を車載機30に送信するようになり、車載機30はこ
の終了確認信号ACK1を受けると、通信が終了したと
して起動回路が停止して再び「スリープ状態」に移行し
て通信開始前の状態に戻るようになる。
【0051】なお、車載機30は、同じ路上機15の通
信エリア19〜21内で再びパイロット質問信号PLT
を受信しても、既に通信処理を実施している場合には、
内部に記憶されている通信結果のデータから判定してこ
れを無視するようになっており、これによって他の車載
機による通信を妨げないようになっている。また、この
ことは、同一の通信エリア19あるいは同一のガントリ
15の通信エリア内での重複通信を防止して料金の二重
徴収の弊害もなくす構成としても機能しているものであ
る。
【0052】また、実際の料金徴収処理においては、車
載機30には、図示しないICカードを装着した状態で
使用するようになっており、通信エリア16を通過した
後に、前述した書込み信号WD1によって指定された種
々の書込みデータに基づいて、料金残高からいま通信し
て送信された料金データを差し引いた額に対応するデー
タをICカードインターフェイスを介してICカードに
書き込む処理を行うようになっている。
【0053】さて、次に、従来例の項で説明したような
通信不能状態の発生が予想される状況を例にとって、そ
の場合でも確実に通信処理が行われることを説明する。
すなわち、まず、図6に示すように、車載機30を搭載
した車両29が重複領域Dのアンテナユニット17に近
い位置を通過する場合を考える。なお、この場合には、
車載機30は、重複領域D内でアンテナユニット16の
通信エリア19のうちのダウンリンクエリア19ADで
あってアップリンクエリア19AUでない領域を通過
し、且つ、アンテナユニット17の通信エリア20にお
いてはアップリンクエリア20AU内を通過するものと
仮定する。
【0054】この状況において、アンテナユニット16
は送信周期Tで時刻t0〜t7毎に繰り返しパイロット
信号PLT1を出力している。これに対して、アンテナ
ユニット17は、隣接するアンテナユニット16とは送
信周期Tの半分の時間T/2の時間差をもって同様に送
信周期Tの時間間隔で繰り返しパイロット信号PLT2
を出力している。
【0055】そして、車載機30が例えばアンテナユニ
ット16からパイロット信号PLT1を受信すると、制
御回路42は起動回路の動作により「スリープ状態」か
ら「ウェイクアップ状態」となって動作を開始する。制
御回路42は、図5のプログラムを開始すると、前述同
様にしてステップS1〜S6を実行することによりパイ
ロット信号PLT1に対するパイロット応答信号RSP
1を送信するようになる。この状態では、制御回路42
は、アンテナユニット16との間で通信を行うべく、そ
の後の通信相手をアンテナユニット16に固定している
(ステップS5)。従って、固定中の通信相手であるア
ンテナユニット16以外のアンテナユニットから質問受
信を受信してもステップS7で「NO」と判断してプロ
グラムを終了する様になっている。
【0056】ところが、この場合においては、アンテナ
ユニット16の通信エリア19内ではあるが、車載機3
0はアップリンクエリア19AU内に位置していないの
で、そのとき送信したパイロット応答信号RSP1はア
ンテナユニット16に達していない状態である。したが
って、アンテナユニット16は、次の送信タイミングに
おいて再びパイロット信号PLT1を送信するようにな
る。
【0057】これに対して、車載機30においては、制
御回路42は、受信信号が再び同じアンテナユニット1
6からのパイロット信号PLT1であることから、ステ
ップS1,S2を経てステップS3において「NO」と
判断するようになり、通信相手の固定状態を解除し(ス
テップS8)、そのアンテナユニット16との間の通信
を無効化するようになる(ステップS9)。これによっ
て、車載機30は、パイロット応答信号RSP1に対す
る質問信号を送信しなかったアンテナユニット16との
通信状態の固定を解除して、他のアンテナユニットから
のパイロット信号を受け付ける状態に切換わる。そし
て、車載機30は、以後アンテナユニット16からパイ
ロット信号PLT1を受信しても上述同様にしてステッ
プS3にて「NO」と判断することで通信を無効化する
ようになっている。
【0058】さて、車載機30は、まだ重複領域Dを通
過中であるから、この後、アンテナユニット17から送
信されるパイロット信号PLT2を受信するようになる
と、以後アンテナユニット17との間で前述同様にして
通信処理を実施するようになる。これによって、通信が
実施できないアンテナユニット16に対する通信相手の
固定状態を解除して迅速に他のアンテナユニット17と
通信を行うことができるようになり、確実に料金徴収の
処理を実施することができるようになる。
【0059】このような本実施例によれば、車載機30
において、アンテナユニット16〜18のうちのいずれ
か一つからパイロット信号PLTを受信した後にパイロ
ット応答信号RSPを送信してから再び同一のアンテナ
ユニットからパイロット信号PLTを受信した場合に、
制御回路42により、そのアンテナユニットに対する通
信相手の固定状態を解除し、他のアンテナユニットとの
間の通信を有効化する構成としたので、重複領域Dを通
過する場合でも、一方のアンテナユニットとの通信が不
能となった時点で迅速に他方のアンテナユニットとの通
信を開始することができ、料金徴収処理を確実に実施す
ることができるようになる。
【0060】図8ないし図10は本発明の第2の実施例
を示すもので、以下、第1の実施例と異なる部分につい
て説明する。すなわち、本実施例においては、例えば車
載機30が図6に示すような状況で重複領域Dを通過す
る場合で、アンテナユニット16からのパイロット信号
PLT1に応答して車載機30がパイロット応答信号R
SP1を送信した後に質問信号RC1を受信して通信処
理を開始したが、その応答信号RD1に対して続く質問
信号WC1が送信されないままの状態で車載機30がア
ンテナユニット16の通信エリア19を外れてしまうよ
うな場合を想定しており、そのままの状態では車載機3
0はアンテナユニット17の通信エリア20も通過して
しまって、通信処理を終了できないままの状態でガント
リ15を通過するような不具合を解決したものである。
【0061】図8において、車載機30側の回路構成中
には、制御回路42にタイマ回路47が接続された構成
となっている。そして、制御回路42は、第1の実施例
と同様にして通信処理を開始すると、次のようにしてタ
イマ回路47を動作させる。すなわち、制御回路42
は、例えばアンテナユニット16からのパイロット信号
PLT1に応じて前述のプログラム(図5参照)を実行
したときに、ステップS6で応答信号を出力したときに
タイマ回路47を動作させる。
【0062】このタイマ回路47は質問信号に対する応
答信号を送信した時点から所定の待ち時間TWが経過す
るまでの時間をカウントするもので、その待ち時間TW
を計測すると制御回路42に割込み信号を与えるように
なっている。制御回路42は、タイマ回路47から割込
み信号が与えられると、図9に示すタイマ割込みプログ
ラムを実行するようになる。
【0063】このタイマ割込みが発生するまでの間は、
制御回路42は通信相手をアンテナユニット16に固定
しており、したがってこの間に他のアンテナユニットか
らの質問信号を受信してもこれをキャンセルし、固定中
のアンテナユニット16から次の質問信号を受信する
と、メインの通信プログラム(図5参照)のステップS
7にて「YES」と判断してステップS6に進む。これ
により、再びタイマ回路47もスタートされるようにな
る。
【0064】一方、タイマ回路47の動作が終了しても
アンテナユニット16からの質問信号が受信出来ない場
合には、制御回路42は、通信エリア19を外れたとし
て、図9に示すタイマ割込みプログラムとスタートし、
そのアンテナユニット16の固定状態を解除すると共に
(ステップT1)、そのときのアンテナユニット16と
の間の通信を無効化して(ステップT2)プログラムを
終了し、メインの通信プログラム(図5参照)にリター
ンするようになる。
【0065】この結果、タイマ回路47の動作中にアン
テナユニット16から次の質問信号を受信しなかった場
合に、車載機30は、通信エリア20内を通過するうち
にアンテナユニット17からパイロット信号PLT2を
受信するようになり、こんどは通信相手をアンテナユニ
ット17に固定して前述同様にして通信処理を行うこと
ができるようになる。これによって、通信エリア20を
通過するときにはアンテナユニット17との間の通信処
理が終了して料金徴収の処理も終了した状態となり、ガ
ントリ15を通り抜ける時点で車載機30は確実に通信
処理を実行することができるようになる。したがって、
第2の実施例によっても第1の実施例と同様の効果が得
られると共に、加えて、通信開始後に質問信号が途絶え
た場合でも迅速に他のアンテナユニットと通信を行うこ
とができるようになる。
【0066】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形また拡張できる。タイマ回
路47に代えて、制御回路42によりソフト的にプログ
ラムでタイマ機能を持たせる構成としても良い。車載機
の送信機能として独自に発振器を搭載して応答信号を送
信可能な構成のものにも適用できる。
【0067】高速道路以外にも、有料駐車場の料金徴収
業務にも適用できる。この場合には、複数の車線から同
時に車両が進入できるように構成することができ、出入
口でその都度停車して料金徴収の手続きを行う必要がな
くなって迅速な出入りを可能にすると共に人員削減を図
れる。
【0068】また、料金徴収業務以外に、車両の通行状
態の調査等のデータの授受などの各種のデータの授受に
適用することができる。例えば、交通量を調査して道路
情報を作成することに使用したり、都市交通計画等への
応用を図ることもできる。
【0069】車線は3つに限らず、2つでも良いし、4
以上でも良い。車載機は、パイロット質問信号を受信し
てウェイクアップする構成に限らず、常時動作している
ものを用いても良い。アンテナ素子はパッチ以外のもの
を使用するものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電気的構成図
【図2】全体構成の外観斜視図
【図3】路上機部分の縦断側面図
【図4】各アンテナ素子の割当周波数と車載機の受信周
波数特性を示す図
【図5】車載機の受信時の制御動作を示すプログラムの
フローチャート
【図6】車載機が重複領域を通過する場合の配置説明図
【図7】アンテナユニットと車載機との間の通信状態を
示すタイムチャート
【図8】本発明の第2の実施例を示す図1相当図
【図9】タイマ割込みプログラムのフローチャート
【図10】アンテナユニットと車載機との間の通信状態
を示す図7相当図
【図11】従来例を示す図6相当図
【図12】通信不能状態が発生する場合の図7相当図
【図13】通信不能状態が発生する場合の図8相当図
【符号の説明】
11は高速道路、12,13,14は車線、15はガン
トリ(路上機)、16〜18はアンテナユニット、19
〜21は通信エリア、19cは重複領域、22a,22
b,23a,23b,24a,24bはアンテナ素子、
25はベース、26は制御回路部、27はカバー、28
は支持棒、29は自動車(車両)、30は車載機、31
はアンテナ、32a,32bは制御回路、33は制御
部、34はコントロール回路、35は電源回路、36は
インターフェイス回路、37は変調回路、38は発振
器、39はサーキュレータ、40は受信回路、41は混
合器、42は制御回路(通信制御手段)、43は送信回
路、44は受信回路、45はデータメモリ、46はバッ
テリ、47はタイマ回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/59 H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38 G07B 15/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の通信エリアのそれぞれに対応して
    設けられ、所定タイミングでパイロット信号を送信し、
    パイロット応答信号を受信するとこれに応じて前記パイ
    ロット信号の送信周期で質問信号を送信する複数のアン
    テナユニットと、 これら複数のアンテナユニットのうちの少なくとも隣接
    する通信エリアと重複する領域を有するもの同士を前記
    パイロット信号あるいは質問信号の送信タイミングを異
    なるタイミングに設定して動作させると共に、受信信号
    に基づいて前記通信エリアを通過する車両を識別する路
    上機と、 車両に搭載され、前記パイロット信号を受信すると前記
    パイロット応答信号を送信し、その後同じアンテナユニ
    ットからの質問信号を受信するとこれに対する質問応答
    信号を送信し、通信が終了するまでの間そのアンテナユ
    ニットに通信相手を固定して別のアンテナユニットから
    の前記パイロット信号には応答することなく通信処理を
    行うように構成された車載機と、 この車載機に設けられ、前記パイロット応答信号を送信
    した後にそのアンテナユニットから再び前記パイロット
    信号を受信したときには、通信相手の固定状態を解除す
    ると共に、そのときのアンテナユニットとの間の通信を
    無効化して別のアンテナユニットからのパイロット信号
    を受け付けるように制御する通信制御手段とを備えたこ
    とを特徴とする車両用通信装置。
  2. 【請求項2】 前記通信制御手段は、前記パイロット信
    号あるいは質問信号に対する応答信号を送信した後所定
    時間が経過しても対応するアンテナユニットから次の質
    問信号を受信しないときに、そのアンテナユニットとの
    通信を無効化して別のアンテナユニットからのパイロッ
    ト信号を受け付けるように制御する構成とされているこ
    とを特徴とする請求項1記載の車両用通信装置。
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