JP3395403B2 - 移動体識別装置およびその移動体判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの移動体の
存在・位置を検知して、情報をやりとりする移動体識別
装置およびその通信方法に関し、特に、搬送波を用いた
移動体識別装置とその通信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動体を検出して、その認識を行
ってデータを交換したりする移動体識別装置システムが
特開平4-15429 号公報や特開平5-8615号公報等に示され
ており、例えば自動車の自動課金システムに応用されて
いる移動体識別装置は図４(a)に示すような概略構成と
なっている。ここで、地上アンテナ２ａ、２ｂがそれぞ
れの走行レーン５ａ、５ｂに対してチェックを受け持っ
ており、それぞれの送信アンテナから電波を放射して、
それぞれの走行レーン５ａ、５ｂを通過する車両（移動
体）との通信を行うように通信エリア２１ａ、２１ｂが
設定されている。これらの地上アンテナ２ａ、２ｂを制
御する地上システム４は、地上アンテナからのデータを
取りまとめ、料金課金を通過各車両に対して実施し、課
金不能車両に対しては、各地上アンテナの横に設置され
たエンフォースカメラ３ａ、３ｂによって撮影を行うよ
うにしてある。

【０００３】この自動課金システムで、走行レーン５
ａ、５ｂを通過する車両に取り付けられる応答器に対し
て、地上アンテナ２ａ、２ｂから呼びかけ信号を出し
て、応答器内部にある残高情報を通行料金分だけ課金、
減額し、その結果を地上システム４に送り、処理するも
のである。地上システム４は図５に示すようなブロック
構成図で、複数の地上アンテナを制御するアンテナイン
ターフェース４１と、それぞれのエンフォースカメラを
制御するカメラインターフェース４２とが、それらのイ
ンターフェースを統合制御する内部処理装置４３から成
っている。

【０００４】ここで、応答器１が取り付けられた二輪車
６が走行レーン５ｂの縁を走っているとする。このと
き、応答器１は地上アンテナ２ａ、２ｂ双方に通信可能
なエリア２１ａｂを通過しているものとする。通信エリ
ア２１ａ、２１ｂはお互いのエリアを十分覆ってチェッ
ク漏れが無いようにお互いのエリアが重なり合うように
なっている。従って二輪車６は地上アンテナ２ａ、２ｂ
ともに通信が可能となっている。

【０００５】この場合に、通信の手順は、図４(b) のタ
イミングチャートに示すように、応答器１が、地上アン
テナ２ａ、２ｂからの呼びかけ信号(P1)に応答して、Ｉ
Ｄを出し(P2)、認証(P3)、認証応答(P4)、課金(P5)がな
され、課金に対して課金が完了したことを応答する。そ
の際、タイミングチャートに示してあるように、二つの
地上アンテナ２ａ、２ｂと時分割で通信を行う状態であ
るので、二重に課金されないように、先に通信している
地上アンテナ２ａ側に対して課金完了通知(P6a) を送出
した後は、後の通信側である地上アンテナ２ｂに対して
課金完了済通知(P6b) を応答するようになっている。そ
してその結果を地上制御装置４で確認し、一連の課金通
信が完了する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、もし応
答器１の内部の残高が不足している場合、応答器１は課
金(P5)に対する応答の際に課金不足もしくは課金未完了
という結果を返答する。その結果、課金未完了の信号(P
6a')が地上アンテナ２ａに対して返され、従って地上制
御装置４は、その通信における課金未完了を記録するた
めに、エンフォースカメラ３ａで走行車両を撮影する指
示を行う。この撮影は一つの課金未完了に対して一回行
われる。

【０００７】ところが、実際には二輪車は走行レーン５
ｂを走っており、本来エンフォースカメラ３ａが受け持
っている視野角度３１ａ内の走行レーン５ａには車両の
姿がなく、課金未完了の車両が存在しないことになって
しまう。現状ではその不具合を防ぐためにエンフォース
カメラ３ａ、３ｂの撮影レンズを広角にして十分な範囲
が写しこまれるようにしている。従って撮影された姿
は、フィルム上もしくはデータ上でかなり小さくなって
車両の個別判定が難しいという問題がある。

【０００８】さらに、走行している車両が一台だけとは
限らず、どの車両が課金未完了なのかを撮影データから
判読、特定することが難しい。特に上記のように、課金
未完了の車両が隣の走行レーンを走っている場合、本来
対象とする走行レーンを直後に走っている車両がある時
に、その車両との区別が撮影データからではつきにく
い、という点は自動課金システムにとっては大きな問題
となってしまう。結局、目的の移動体の位置を特定する
ことが今までのシステムでは容易ではないことになる。

【０００９】また、移動体識別装置を、迷路の誘導シス
テムに適用した例（図６）では、矩形の迷路ブロック７
ｃ、７ｄ、７ｅに、それぞれ質問器２ｃ、２ｄ、２ｅと
指示器８ｃ、８ｄ、８ｅが設置され、それらの質問器を
センターホスト４ｄが制御している。そしてそこに応答
器１ｄを持った人が迷路を通行している。このセンター
ホスト４ｄは、図７に示すように、複数の質問器を制御
するアンテナインターフェース４１ｄ、複数の指示器を
制御する指示器インターフェース４２ｄ、誘導方向を指
示する表示処理装置４３ｄから成り、表示処理装置４３
ｄはマイクロコンピュータで構成されることがほとんど
である。

【００１０】この、迷路誘導システムでは、センターホ
スト４ｄが人に対して指示器によって出口まで誘導す
る。このとき、人のいるブロックに対応した指示器を選
択して指示を出す。しかしこのシステムでも図６に示す
ように質問器のアンテナの通信エリアがオーバーラップ
していることから、人がどのブロックにいるのかが判定
できず、人を誘導することができない、もしくは誤って
誘導してしまう等の問題があった。これも検出対象の位
置が特定できないことによる問題である。

【００１１】上記の二つの例のように、移動体の識別が
行われても、複数の移動体の存在によって、目的とする
移動体を特定することがしにくい、または逆に識別のた
めの検出器側が二重に検出して位置を特定できない、と
いう問題があった。

【００１２】従って本発明の目的は、上記のような問題
に鑑みて、質問器から応答器までの距離を示すデータを
求めることで、移動体がどの位置に存在するのかを判断
するようにした移動体識別装置とその判定方法を提供す
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、搬送波を移動体に向けて放射し、該
移動体に付属の応答器から送付されてきた受信波を受信
して、検波部で検波信号を取り出し、信号処理部で前記
移動体の存在を検出し情報の交換をする移動体識別装置
において、検波された前記検波信号の受信レベルを算出
して保持する受信レベル保持手段を有し、前記信号処理
部に、前記受信レベル保持手段により保持されたデータ
に基づいて前記受信レベルの大きさを判断する判定手段
と、前記判定手段により得られた結果に基づいて移動体
識別装置から移動体までの距離を推定する距離推定手段
とを有することである。

【００１４】また関連発明の構成は、前記検波部は、前
記搬送波の、位相が90°異なる無変調波を用いた位相差
二重検波により信号を検出し、検出された二つの検波信
号のいずれかレベルの大きい方を選択して前記信号処理
部へ送る構成であり、前記受信レベル保持手段で、検出
された前記二つの検波信号を加算してから保持し、前記
信号処理部へ出力する、もしくは、前記レベルの大きい
方の検波信号を所定時間ピークホールドしてから前記信
号処理部へ出力する、のいずれかを行うことを特徴とす
る。

【００１５】本発明の別の構成はまた、前記受信レベル
保持手段は、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換した
データを保有し、前記判定手段と前記距離推定手段はマ
イクロコンピュータによるデジタル回路で構成されるこ
とを特徴とする。

【００１６】本発明を実施する移動体判定方法としての
発明の構成は、搬送波を移動体に向けて放射し、該移動
体に付属の応答器から送付されてきた受信波を受信し
て、検波部で検波信号を取り出し、信号処理部で前記移
動体の存在を検出し情報の交換をする移動体識別装置の
移動体判定方法において、前記検波部で、受信波を位相
差二重検波により検波し、前記検波信号の受信レベルを
算出して保持し、前記検波信号を信号処理部で処理する
際に、算出された該受信レベルをもとに、移動体識別装
置から信号処理部で処理する対象としている移動体まで
の距離を推定すること、となっていることである。

【００１７】

【作用】移動体から発せられる信号強度は距離の四乗に
比例して弱くなることから、信号強度を測定することで
受信アンテナからの距離を見積もることができる。二つ
の移動体からの信号を比較して、強い方が近い位置にあ
ると判定する。また二つの受信アンテナで一つの移動体
を二重に検出する場合でも、信号強度が強い方の受信ア
ンテナに移動体が近接しているとする。位相を90°ずら
した搬送波も用いて、二つの搬送波を基にして受信波を
検波する位相差二重検波により検波して、双方の出力を
加算し、受信波の信号レベルの大きさとする。

【００１８】なお、請求項でいう位相差二重検波とは、
ここで定義した用語であり、一般に用いられている言葉
ではなく、図１および図３に示す検波部で構成される従
来公知の検波方式を一つの言葉で言い表したにすぎな
い。

【００１９】

【発明の効果】本発明の移動体識別装置の構成および移
動体判定方法によって、どのアンテナが移動体と最も近
いか、という位置関係が決定され、それに基づき様々な
対処を実施することができる。請求項２の構成では、検
波レベルによって変動が生じない判定ができる、という
効果がある。また請求項４の構成では、信号処理が迅速
に実施される効果がある。例えば自動課金システムで
は、課金未了車を特定でき、迷路誘導システムでは、人
に対する誘導が適切に指示される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明を適用した地上アンテナ２０の
回路ブロック構成図である。発振器２０３から発振した
搬送波を変調器２０４で変調波を形成し、増幅器２０５
を介して送信アンテナ２０１から放射する。地上アンテ
ナ側からデータを搬送波に乗せて送出する場合をダウン
リンク信号Ｓ１と呼び、応答器から反射させるために無
変調の搬送波を送る場合はアップリンク用無変調波信号
Ｓ２と呼んで区別している。また搬送波を送信アンテナ
から送出すると同時に、搬送波を検波の際のレファレン
スとするため検波部２０６にも入力する。

【００２１】応答器１からの受信波（アップリンク信号
Ｓ３）を受信アンテナ２０２で受信し、検波部２０６で
位相差二重検波方式で検波出力を得る。得られた検波出
力は、レベル比較器２０９、信号選択部２１０で選択さ
れて信号処理部２１１へ送られると同時に、受信レベル
保持部２１４に維持されて信号の大きさが信号処理部２
１１に伝えられる。ここでは信号処理部２１１はＣＰＵ
で構成されている。信号処理部２１１で必要な信号処理
がなされて、必要な処理結果が入出力インターフェース
２１２を介して入出力ポート２１３から出力される。

【００２２】移動体に取付けられる応答器１は図２に示
すような回路ブロック構成図であり、この図２の構成は
従来の構成と同様である。つまり地上アンテナ２０の送
信アンテナ２０１からの搬送波（Ｓ１、Ｓ２）を受信す
る受信アンテナ１０１、そこにつながる検波部１０３、
検波部１０３からの信号レベルを入力レベル判定器１０
５で判定して、電源制御回路１０６から通電させて、ス
リープ状態の応答器の回路をウェイクアップさせ、得ら
れた信号を基に応答するため、増幅器１０７および信号
処理部１０８で処理を行い、変調器１０４へデータを送
って送信アンテナ１０２で、地上アンテナから受けたア
ップリンク用無変調波信号を変調させて反射させる。

【００２３】応答器１から反射されてきたアップリンク
信号Ｓ３は、送出したアップリンク用無変調波信号Ｓ２
と位相が一致しているとは限らないことから、ヘテロダ
イン検波をすることができず、従来より、レファレンス
の搬送波（アップリンク用無変調波信号）とその位相を
90°ずらした信号とで、それぞれ検波する位相差二重検
波を採用している。二重に検波されたそれぞれの信号
は、いずれかの側の信号が弱いため、二つの信号をレベ
ル比較器２０９で比較して、強い側の信号を選択器２１
０で選択する。

【００２４】ここで移動体からの信号レベルの大きさを
判定するために、上記の二つの検波信号を受信レベル保
持部２１４によって求める。まず加算した信号を加算器
２１５で求める。これは、受信する信号がいずれの位相
であっても90°ずれたレファレンス信号のいずれかに含
まれるようになることから、二つの検波信号の和は、も
との受信信号の大きさと比例関係を持つためである。従
って二つの検波信号を加算して大きさを求めるため、移
動体の応答器１からの受信波の位相差には無関係に、距
離の大小にのみ関係する量として検出できる。

【００２５】加算された信号は、大きさを得るためにデ
ータ処理しやすいようにＡ／Ｄ変換器２１６でデジタル
化したレベルデータとしてバッファ２１７に保持してお
く。そして信号処理回路２１１では、応答器１からの受
信信号を選択器２１０から認識すると、データバッファ
２１７からその応答信号のレベルデータを取り出し、こ
の応答信号を外部機器に入出力ポート２１３から伝える
際に、その応答信号に加えて受信レベルデータを距離デ
ータとして伝える。このようにして距離データが求めら
れる。この地上アンテナ２０からの距離データを参照し
て、地上システムがどの地上アンテナからの信号が最も
強く、従って移動体（応答器１）がその地上アンテナに
接近しているかを判定する。そして必要に応じて、その
特定された応答器１に対する処理を行う。

【００２６】（第二実施例）次に、本発明による地上ア
ンテナを自動課金システムに適用した時の動作を示す。
やはり図４において、車両の応答器１から、課金が正常
にできたとの結果が出たときは、従来と同様に動作す
る。しかし、応答器１から課金未了で結果が帰ってきた
時、その応答信号が地上アンテナ２ａもしくは２ｂを通
して、受信したアンテナからの距離データと共に地上シ
ステム４に送られる。地上システム４は複数の地上アン
テナからのデータをもとに、どのアンテナに移動体が最
も近接しているかを判定する。

【００２７】図４(a) の例では、地上システム４には、
地上アンテナ２ａと２ｂとが接続されていて、受信した
応答信号とともに、各アンテナから応答器をもつ車両ま
での距離がわかり、それらの距離を比較して地上アンテ
ナ２ｂの方が近いと言う結果が得られ、応答器１が、レ
ーン５ｂを走行していることが判定でき、課金未了の車
両をエンフォースカメラ３ｂで捕らえることができる。
その際にエンフォースカメラの撮影の視角範囲を一つの
レーンに限定することが可能なため、他の車両が一緒に
写ってしまうことがなく、課金未了車を特定しやすく、
迅速な対応がとれる利点を持つ。

【００２８】（第三実施例）本発明による質問器を迷路
誘導システムに適用した場合でも同様であって、図６の
例では、質問器２ｄ、２ｅが応答器１ｄの情報を受信し
たとき、その受信信号は距離データとともにセンターホ
スト４ｄに送られ、そしてその距離データを比較して、
応答器を持った人が、７ｄ、７ｅのどちらのブロックに
いるのかが判る。図６(a) では質問器２ｄに近いので、
その結果、人に対して適切な方向を指示器８ｄで誘導で
きる。

【００２９】（第四実施例）さらに、別の構成として、
図８に示す地上アンテナ２０’の構成では、図１に示し
た加算器２１５の代わりに、選択器２１５’とし、デー
タバッファ２１７の代わりにピークホールド回路２１
７’を設ける（ただし、そのピークホールドの位置は選
択器２１５’とＡ／Ｄ変換器２１６との間）。そのよう
な構成であるとき、選択器２１５’で二つの検波レベル
の大きい方の信号を出力し、ピークホールド回路２１
７’で、その最大値をある一定期間保持する。そしてそ
のレベルをＡ／Ｄ変換器２１６でデジタルデータとして
信号処理回路２１１に送る。

【００３０】この構成では、選択器２１５’の使用によ
って、検波アンプ２０８のレベル信号出力が非線形のと
き、二つのレベルを加算した出力の大小と距離の遠近と
の相関がとれなくなることがあるが、選択器２１５’を
使用することでそれを防ぐことができる。ただし、レベ
ル信号出力が線形の場合には加算器使用の方が誤差が少
ない。また、ピークホールド回路使用による利点は、デ
ータバッファの場合、その制御回路が必要になるが、こ
の場合アナログ回路のＣＲ時定数とダイオード程度で構
成できるので、回路構成全体が簡素になることがあげら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する地上アンテナのブロック構成
図。

【図２】応答器（車載器）のブロック構成図。

【図３】従来の地上アンテナのブロック構成図。

【図４】車両の自動課金システムの模式的な構成図。

【図５】図４に示す自動課金システムの地上システムの
ブロック構成図。

【図６】第三実施例の迷路誘導システムの模式的構成
図。

【図７】図６の迷路誘導システムのセンターホストのブ
ロック構成図。

【図８】第四実施例の地上アンテナのブロック構成図。

【符号の説明】

１ 応答器（車載器） ２、２ａ、２ｂ、２０、２０’ 地上アンテナ ４ 地上システム ４ｄ センターホスト ２０６ 検波部（位相差二重検波） ２１４ 受信レベル保持部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送波を移動体に向けて放射し、該移動体
   に付属の応答器から送付されてきた受信波を受信して、
   検波部で検波信号を取り出し、信号処理部で前記移動体
   の存在を検出し情報の交換をする移動体識別装置におい
   て、 検波された前記検波信号の受信レベルを算出して保持す
   る受信レベル保持手段を有し、 前記信号処理部に、前記受信レベル保持手段により保持
   されたデータに基づいて前記受信レベルの大きさを判断
   する判定手段と、前記判定手段により得られた結果に基
   づいて移動体識別装置から移動体までの距離を推定する
   距離推定手段とを有することを特徴とする移動体識別装
   置。
2. 【請求項２】前記検波部は、前記搬送波の、位相が90°
   異なる無変調波を用いた位相差二重検波により信号を検
   出し、検出された二つの検波信号のいずれかレベルの大
   きい方を選択して前記信号処理部へ送る構成であり、 前記受信レベル保持手段で、 検出された前記二つの検波信号を加算してから保持し、
   前記信号処理部へ出力する、もしくは、 前記レベルの大きい方の検波信号を所定時間ピークホー
   ルドしてから前記信号処理部へ出力する、のいずれかを
   行うことを特徴とする請求項１に記載の移動体識別装
   置。
3. 【請求項３】前記受信レベル保持手段は、Ａ／Ｄ変換器
   によりデジタル値に変換したデータを保有し、 前記判定手段と前記距離推定手段がマイクロコンピュー
   タによるデジタル回路で構成されることを特徴とする請
   求項２に記載の移動体識別装置。
4. 【請求項４】搬送波を移動体に向けて放射し、該移動体
   に付属の応答器から送付されてきた受信波を受信して、
   検波部で検波信号を取り出し、信号処理部で前記移動体
   の存在を検出し情報の交換をする移動体識別装置の移動
   体判定方法において、 前記検波部で、受信波を位相差二重検波により検波し、
   前記検波信号の受信レベルを算出して保持し、前記検波
   信号を信号処理部で処理する際に、算出された該受信レ
   ベルをもとに、移動体識別装置から信号処理部で処理す
   る対象としている移動体までの距離を推定することを特
   徴とする移動体識別装置の移動体判定方法。