JP3436140B2 - ノンストップ自動料金収受システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は有料道路を走行す
る車両からその車両を一時停止させることなく料金を自
動的に収受するノンストップ自動料金収受システムにお
いて、料金所と自動料金収受機能を有する車載機を搭載
した車両との間で、料金収受のための無線通信を実施す
る場合の通信領域を確定する料金収受システムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速道路や有料道路等において
は、磁気カード方式の料金収受システムが導入されてい
た。このシステムについては、例えば、東芝レビュー
（４０巻３号）昭和６０年 Ｐ１８９〜Ｐ１９２『磁気
カード方式料金収受システム』、あるいは、三菱重工業
技報ＶＯＬ．２２ ＮＯ．６（１９８５−１１）Ｐ１２
７〜Ｐ１３２『磁気カード方式料金収受機械におけるシ
ステム技術』に詳述されている。

【０００３】ところで、このような従来のシステムにお
いては一般の道路から高速道路または有料道路等に進入
する場合、または反対に、高速道路または有料道路等か
ら一般の道路に出る場合には使用料金をどうしても料金
所で一時停止して通行券の受け取りや料金支払いを行う
必要があり、そのために料金所の手前で多くの車両が列
をなして渋滞していることが多い。このような課題を改
善するために、かねてから料金所で一時停止することな
く、料金の収受ができるノンストップ自動料金収受シス
テムが提案されている。

【０００４】このようなシステムについては、例えば、
三菱重工業技報ＶＯＬ．３２ ＮＯ．４（１９９５−
７）Ｐ２６４〜Ｐ２６７『高速道路の交通管理システム
におけるニーズと技術開発』、あるいは、公表特許広報
平５−５０８４９２『電気的車両料金徴収装置および方
法』などに記述されており、特に、公表特許広報平５−
５０８４９２には具体的に詳述されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ノンストップ自動料金
収受システムは、日本国内においては官民共同開発中で
あり、平成８年１０月２９日の読売新聞（朝刊Ｐ２６〜
Ｐ２７）の掲載記事では１９９９年度から実用化をはか
ると記載されている。

【０００６】一方、日経ムック（１９９５年１１月６日
発行）『ＩＴＳのすべて』によると欧州（ドイツ、ノル
ウェー他等Ｐ１６８〜Ｐ１７１）、米国（Ｐ１４０〜Ｐ
１４３）、東南アジア（マレーシア、シンガポール等Ｐ
１９０〜Ｐ１９１）等の海外の一部の国においては、上
記公報に示されているようなシステムが運用されてい
る。

【０００７】ところで、このシステムにおいては、料金
所のエリアに進入した車両と料金所との間で電波を用い
て料金収受に関わる情報の授受が必要であるが、通信の
エリアは定規で書いたように正確に設定できるものでは
ない。すなわち、図１５に示すように、通信領域７はあ
らかじめ設定しているが、電波の性格上、料金所に設置
される車両が進入してきたことを知らせる車両センサ１
２、車両の種類が大型車か普通車か等の判別を行う車種
判別装置１６、自動料金収受機能を有する車載機１を搭
載していない車両３ａを対象とした通行券の発券機器１
７及びそれに対処する場合の料金収受員のいる料金所１
等の建物等に電波が乱反射して、情報の授受を行う通信
領域７から外へはみ出した電波漏洩領域１４など、完全
に枠内に入っているとは限らない。従って、どの位置で
情報の授受が行われているかわからないために、ややも
すると料金収受に関する情報の授受が不完全な状態にな
り得る。

【０００８】また、図１６に示すように隣の車線を通過
する車両３や自車線内の車両センサ１２，１３等によ
り、情報の授受を行う通信領域７内の電界強度のレベル
に強弱が生じて、通信領域７の大きさが変動するため
に、どの位置で情報の授受が行われているかわからない
ために、ややもすると料金収受に関する情報の授受が不
完全な状態になり得る。

【０００９】また、このシステムの運用においては、自
動料金収受機能を有する車載機１５を搭載した車両３ｂ
（以下、「ＥＴＣ車」と呼ぶ。）は自動料金収受が可能
であるが、上記車載機１５を搭載していない車両３ａ
（以下、「非ＥＴＣ車」と呼ぶ。）は従来のシステムと
同じ取り扱いになる。すなわち、道路上をＥＴＣ車３ｂ
と非ＥＴＣ車３ａが混在して通行し、これらが自動料金
所へ進入して走行する場合、前記したＥＴＣ車３ｂとの
料金収受に関する情報の授受が正確に行われないと、Ｅ
ＴＣ車３ｂでありながら非ＥＴＣ車３ａと見なされ、従
来通りの料金授受の対象になりかねない。

【００１０】さらに、このシステムの運用においては、
図１７に示すように、非ＥＴＣ車３ａが先に自動料金所
へ進入して走行する場合、通常は、無線通信で情報の授
受がないため速やかに非ＥＴＣ車３ａと判別可能である
が、非ＥＴＣ車３ａのすぐ後ろにＥＴＣ車３ｂが接近し
て走行し、通信領域７から漏れた電波漏洩領域１４をＥ
ＴＣ車３ｂが通過中に漏洩電波を車載機１５が受信して
通信の授受を行った場合は、前方の非ＥＴＣ車３ａをＥ
ＴＣ車３ｂと判別して自動料金所を通過させてしまい、
後方のＥＴＣ車３ｂが進入してもＥＴＣ車３ｂの車載機
１５はすでに通信の授受は完了しているため自動料金所
からの無線通信に対して応答しないため、ＥＴＣ車３ｂ
でありながら自動料金所は非ＥＴＣ車３ａと判断して、
従来通りの料金授受の対象としてしまう。

【００１１】この発明はこのような課題を解決するため
のものであり、以下に詳述する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明によるノンス
トップ自動料金収受システムは、高速道路や有料道路の
料金所と自動料金収受機能を有する車載機を搭載した車
両との間で情報の授受を行うために料金所に設けた送受
信アンテナの通信領域内に、車両の進行方向手前から夫
々第１、第２の車両検出用センサを所望の通信領域の大
きさとなるように所定の間隔で配置し、料金所に向かっ
て走行してきた車両の先端部が第１の車両検出用センサ
によって検出されたら、料金所に設けられた送受信アン
テナと車両間で情報の授受を開始し、第２の車両検出用
センサで車両の先端部が検出されたら、車両情報の授受
を停止させるノンストップ自動料金収受システムにおい
て、第１の車両検出用センサと第２の車両検出用センサ
の間からの電波を受信するセクタービームアンテナと、
このセクタービームンテナのアンテナ特性と交差し、か
つ、料金所に設置される機器や料金所を通過する車両に
よってセクタービームアンテナの受信信号のレベルが変
動する電波環境の変化が生じても所望の通信領域端でセ
クタービームアンテナのアンテナ特性と交差する位置が
変動しないように２素子のアンテナで構成し、かつ、こ
の２素子のアンテナの位相を１８０゜反転させて差パタ
ーンのアンテナ特性を生成した２素子アレーアンテナと
から構成され、セクタービームアンテナ用のセクタービ
ームアンテナ用送受信機能、および２素子アレーアンテ
ナ用の２素子アレーアンテナ用受信機能とを有し、セク
タービームアンテナと２素子アレーアンテナの夫々の受
信信号を比較して、２素子アレーアンテナの受信信号よ
り、セクタービームアンテナの受信信号が大きい場合
に、セクタービームアンテナの受信信号を出力すること
により、電波環境の変化が生じてもセクタービームアン
テナと２素子アレーアンテナの受信信号の交差する位置
が変動せず、所望の通信領域の精度を得られるようにし
たものである。

【００１３】また、第２の発明によるノンストップ自動
料金収受システムは、第１の発明において、セクタービ
ームアンテナと２素子アレーアンテナの夫々の受信信号
を比較して、２素子アレーアンテナの受信信号より、セ
クタービームアンテナの受信信号が大きい場合に、その
受信信号を出力するようにし、さらに、セクタービーム
アンテナの受信信号を受信するセクタービームアンテナ
用受信機を備え、このセクタービームアンテナ用受信機
が受信可能な予め設定される受信レベルより大きい場合
に、セクタービームアンテナの受信信号を出力するよう
にしたものである。

【００１４】また、第３の発明によるノンストップ自動
料金収受システムは、第１の発明において、２素子アレ
ーアンテナの受信信号出力レベルを任意に可変する可変
減衰器を介して出力した受信信号と、セクタービームア
ンテナの受信信号を比較して、２素子アレーアンテナの
受信信号よりセクタービームアンテナの受信信号が大き
い場合に、セクタービームアンテナの受信信号を出力す
るようにしたものである。

【００１５】また、第４の発明によるノンストップ自動
料金収受システムは、第１の発明において、２素子アレ
ーアンテナの受信信号出力レベルを任意に可変する可変
減衰器を介して出力した受信信号と、セクタービームア
ンテナの受信信号を比較して、２素子アレーアンテナの
受信信号よりセクタービームアンテナの受信信号が大き
い場合に、この受信信号を出力するようにし、さらに、
セクタービームアンテナの受信信号を受信するセクター
ビームアンテナ用受信機を備え、このセクタービームア
ンテナ用受信機が受信可能な予め設定される受信レベル
より大きい場合に、セクタービームアンテナの受信信号
を出力するようにしたものである。

【００１６】また、第５の発明によるノンストップ自動
料金収受システムは、第１の発明において、２素子アレ
ーアンテナの受信信号を符号反転して加算して出力した
受信信号と、セクタービームアンテナの受信信号を加算
して出力し、演算結果が０より大きい場合、セクタービ
ームアンテナの受信信号を出力するようにしたものであ
る。

【００１７】また、第６の発明によるノンストップ自動
料金収受システムは、第１の発明において、２素子アレ
ーアンテナの受信信号を符号反転して加算して出力した
受信信号と、セクタービームアンテナの受信信号を加算
して出力し、演算結果が０より大きい場合のセクタービ
ームアンテナの受信信号を出力するようにし、さらに、
セクタービームアンテナの受信信号を受信するセクター
ビームアンテナ用受信機を備え、このセクタービームア
ンテナ用受信機が受信可能な予め設定される受信レベル
より大きい場合に、セクタービームアンテナの受信信号
を出力するようにしたものである。

【００１８】また、第７の発明によるノンストップ自動
料金収受システムは、第１の発明において、２素子アレ
ーアンテナの受信信号を任意に可変する可変減衰器を介
して出力した受信信号の符号を反転し、セクタービーム
アンテナ用送受信機からの受信信号と加算して出力し、
演算結果が０より大きい場合、セクタービームアンテナ
の受信信号を出力するようにしたものである。

【００１９】また、第８の発明によるノンストップ自動
料金収受システムは、第１の発明において、２素子アレ
ーアンテナの受信信号を任意に可変する可変減衰器を介
して出力した受信信号の符号を反転し、セクタービーム
アンテナの受信信号を受信するセクタービームアンテナ
用受信機を備え、このセクタービームアンテナ用受信機
からの受信信号と加算して出力し、演算結果が０より大
きい場合、セクタービームアンテナの受信信号を出力す
るようにし、さらに、セクタービームアンテナ用受信機
が受信可能な予め設定される受信レベルより大きい場合
に、セクタービームアンテナの受信信号を出力するよう
にしたものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示すもので、図において１は料金所で
あり、この料金所１には各種の設備を備えているが、こ
こでは、この発明の要旨とする点を除いて不必要なもの
は全て省略している。２は隣の通路と分離する通路分離
帯、３は通路４を矢印方向に進み料金所１のエリア内に
進入する車両、５は通路４をまたぐように設けられた門
型の支持柱であって、この支持柱５の上部にはビーム６
を下方の通路に向けて照射し、かつ、通路４上に図中斜
線の矩形で示した範囲を通信領域７とするセクタービー
ムアンテナ８が斜め下向きに取付けられている。９はセ
クタービームアンテナ８の下部に２素子のアンテナで構
成され各アンテナの位相を１８０゜反転させて取付けら
れビーム１０を下方の通路に向けて照射し、かつ、主に
図１５に示した電波漏洩領域１４からの信号を受信可能
とするように、通路４上に図中八の字楕円形状の破線で
示した範囲を通信領域１１とする２素子アレーアンテ
ナ、１２ａと１２ｂは通路４に車両３が進入し、かつ、
車両３と通信を実施するためにセクタービームアンテナ
８から上記通信領域７に電波を送信し、さらに、セクタ
ービームアンテナ８と２素子アレーアンテナ９のそれぞ
れの通信領域７と１１からの電波を受信するスイッチ機
能を施したセンサであり、１３ａと１３ｂは通路４を通
過中の車両３が通信領域７を通過したことを検知し、か
つ、セクタービームアンテナ８からの電波を停止させ、
さらに、セクタービームアンテナ８と２素子アレーアン
テナのそれぞれの通信領域７と１１からの電波を受信す
ることを停止させるスイッチ機能を施したセンサであ
る。１６は通信領域７で料金の収受に必要な情報である
車両の種類が大型車か普通車か等の判別を行う車種判別
装置、１７は通信領域７で料金の収受に必要な情報の授
受ができない非ＥＴＣ車３ａを対象とした通行券の発券
機器である。

【００２１】第１のセンサ１２ａ，１２ｂと第２のセン
サ１３ａ，１３ｂは互いに車両３の進行方向に離れて配
置されている。両センサの間隔は例えば幅４ｍであっ
て、ここでは、斜線で示した通信領域７で料金所１と車
両３との間で電波を用いて情報の授受が行われるものと
してある。なお、通信領域７が不必要に大きいと通信領
域７を通過中の個々の車両３の分離及び判別ができず、
反対にあまり小さいと情報の授受に必要な通信の時間の
確保ができない。

【００２２】したがって、車両３の先端部が第１のセン
サ１２ａと１２ｂによって検出されると料金収受のため
の通信を開始し、次に第２のセンサ１３ａと１３ｂによ
って車両３の先端部が検出されると通信を停止する。す
なわち、進行してきた車両３がＥＴＣ車３ｂであれば上
記セクタービームアンテナ８を介して料金所１とＥＴＣ
車３ｂとの間でノンストップの状態で料金収受を行うた
めの情報の授受が行われる。

【００２３】ところで、図１においてセクタービームア
ンテナ８の通信領域７と２素子アレーアンテナ９の通信
領域１１をそれぞれ重ねて示したのは、通信領域７の中
でＥＴＣ車３ｂとのみ情報の授受を行いたいが、非ＥＴ
Ｃ車３ａが通信領域７を通過中にすぐ後ろをＥＴＣ車３
ｂが進入してきた場合、電波漏洩領域１４内に進入した
ＥＴＣ車３ｂに搭載した車載機１５と情報の授受を誤っ
て行う可能性がある。そこで、通信領域７を照射するセ
クタービームアンテナ８に入射した電波の受信電力の強
度と通信領域１１を受信領域とする２素子アレーアンテ
ナ９に入射した電波の受信電力の強度を比較して、２素
子アレーアンテナ９の受信電力がセクタービームアンテ
ナ８の受信電力より大きい場合は通信領域７の外にＥＴ
Ｃ車３ｂが進行し、通信領域７の中に非ＥＴＣ車３ａが
通過中であることを判別するためである。

【００２４】また、非ＥＴＣ車３ａが通信領域７を通過
中に隣の通路４をＥＴＣ車３ｂが進入してきた場合、隣
の車線のＥＴＣ車３ｂに搭載した車載機１５と情報の授
受を誤って行う可能性がある。そこで、通信領域７を照
射するセクタービームアンテナ８に入射した電波の受信
電力の強度と通信領域１１を受信領域とする２素子アレ
ーアンテナ９に入射した電波の受信電力の強度を比較し
て、２素子アレーアンテナ９の受信電力がセクタービー
ムアンテナ８の受信電力より大きい場合は、同様に、通
信領域７の外にＥＴＣ車３ｂが進行し、通信領域７の中
に非ＥＴＣ車３ａが通過中であることを判別するためで
ある。

【００２５】図２は通信領域７内と通信領域外である電
波漏洩領域１４からの所望の信号と不要な信号をそれぞ
れ受信し、それらの受信信号ＡとＢを比較して通信領域
内の信号Ａのみ抽出する本発明の受信系ブロック図であ
る。図において、通信領域７からの情報授受のための信
号は、受信信号Ａとしてセクタービームアンテナ８と受
信機Ａを経由して出力され、一方、電波漏洩領域１４で
ある通信領域１１からの情報授受のための信号は、受信
信号Ｂとして２素子アレーアンテナ９と受信機Ｂを経由
して出力される。出力された受信信号ＡとＢは、比較器
で大小判別され通信領域７の受信信号Ａが通信領域１１
の受信信号Ｂより大きい場合のみ料金収受制御装置へ出
力され、通信領域７にＥＴＣ車３ｂが存在すると判別さ
れ、料金収受を行うための情報の授受が行われる。

【００２６】図３はセクタービームアンテナ８と２素子
アレーアンテナ９へそれぞれ入力される受信電力を示す
計算例であり、セクタービームアンテナ８からの受信信
号Ａと２素子アレーアンテナ９からの受信信号Ｂを比較
し、受信信号Ａが受信信号Ｂより大きい場合の範囲を通
信領域とすることで、通信領域内と通信領域外を判定で
きる。ここで、受信信号Ａと受信信号Ｂのレベル差は、
セクタービームアンテナ８と２素子アレーアンテナ９の
アンテナ特性によって決定される。

【００２７】続いてこの発明の有効性を実測例を用いて
説明する。図４に周波数が５．８ＧＨｚにおける等価等
方放射電力（Ｅ．Ｉ．Ｒ．Ｐ．；Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ
Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ Ｒａｄｉａｔｅｄ Ｐ
ｏｗｅｒ）が１３ｄＢｍである車載機１５からの送信電
力を受信した場合のセクタービームアンテナ８の受信電
力を示す。通信領域７の範囲は、車幅方向が−１．５ｍ
から１．５ｍの範囲と車両進行方向が０ｍから−４ｍの
範囲で囲われた領域である。

【００２８】同様に、周波数が５．８ＧＨｚにおける等
価等方放射電力が１３ｄＢｍである車載機１５からの送
信電力を受信した場合の２素子アレーアンテナ９の受信
電力を図５に示す。通信領域１１の範囲は、通信領域７
より広い領域である。例えば、車幅方向が−３ｍから３
ｍの範囲と車両進行方向が１０ｍから−１０ｍの範囲で
囲われた領域とする。

【００２９】図２に示したこの発明を用いて図４のセク
タービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレー
アンテナ９の受信電力を比較してセクタービームアンテ
ナ８の受信信号Ａのみを出力すると図６に示す通信領域
７を得られ、通信領域７を特定しその中のＥＴＣ車３ｂ
のみと通信を行うことが可能であることがわかる。

【００３０】ここでは、電波漏洩を極力低減させたセク
タービームアンテナ８を用いる例を示したが、所望の通
信領域を確保するために２素子アレーアンテナ９よりア
ンテナ利得が高ければビーム幅、放射パターン形状につ
いては任意であり、コセカント２乗ビーム、コニカルビ
ーム、楕円ビーム、双方性ビーム他等のビーム形状につ
いてもこの発明は有効である。また、セクタービームア
ンテナ８と２素子アレーアンテナ９のアンテナ素子とし
てはマイクロストリップアンテナ、ダイポール、ヘリカ
ル、スロット他等の素子を用いてもこの発明は有効であ
る。さらに、セクタービームアンテナ８と２素子アレー
アンテナ９の偏波は円偏波、直線偏波でもこの発明は有
効である。なお、２素子アレーアンテナ９は、図５に示
したアンテナ特性を得られれば良いため素子数はこの発
明には依存しないことは言うまでもない。

【００３１】実施の形態２． 図７は通信領域７内と通信領域外である電波漏洩領域１
４からの所望の信号と不要な信号をそれぞれ受信し、そ
れらの受信信号を比較して通信領域内の信号のみ抽出す
るこの発明の実施の形態２を示す受信系ブロック図であ
る。図において、通信領域７からの情報授受のための信
号は、受信信号Ａとしてセクタービームアンテナ８と受
信機Ａを経由して出力され、一方、電波漏洩領域１４で
ある通信領域１１からの情報授受のための信号は、受信
信号Ｂとして２素子アレーアンテナ９と受信機Ｂを経由
して出力される。出力された受信信号ＡとＢは、比較器
で大小判別され通信領域７の受信信号Ａが通信領域１１
の受信信号Ｂより大きい場合のみ出力され、かつ、受信
機Ａの受信可能な受信レベルを規定するスレッショルド
レベルを設定し、そのスレッショルドレベルより大きい
レベルの受信信号の場合のみ最終的に料金収受制御装置
へ出力され、通信領域７にＥＴＣ車３ｂが存在すると判
別され、料金収受を行うための情報の授受が行われる。

【００３２】図７に示したこの発明を用いて図４のセク
タービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレー
アンテナ９の受信電力を比較してセクタービームアンテ
ナ８の受信信号Ａのみを出力し、かつ、受信機の受信可
能な受信レベルを規定するスレッショルドレベルを−７
５ｄＢとすると図８に示す通信領域７を得られ、通信領
域を特定しその中のＥＴＣ車３ｂのみと通信を行うこと
が可能であることがわかる。

【００３３】実施の形態３． 図９は通信領域７内と通信領域外である電波漏洩領域１
４からの所望の信号と不要な信号をそれぞれ受信し、そ
れらの受信信号を比較して通信領域内の信号のみ抽出す
るこの発明の実施の形態３を示す受信系ブロック図であ
る。図において、通信領域７からの情報授受のための信
号は、受信信号Ａとしてセクタービームアンテナ８と受
信機Ａを経由して出力され、一方、電波漏洩領域１４で
ある通信領域１１からの情報授受のための信号は、受信
信号Ｂとして２素子アレーアンテナ９と受信機Ｂを経由
して出力される。ここで、図３の計算例に示したセクタ
ービームアンテナ８の受信電力と２素子アレーアンテナ
９の受信電力の交点を上下させることで、通信領域を大
きく、又は、小さくして所望の通信領域を得られるよう
に可変減衰器を用いて２素子アレーアンテナ９の受信信
号Ｂを可変して受信信号Ｂ’で出力し、出力された受信
信号ＡとＢ’は、比較器で大小判別され通信領域７の受
信信号Ａが通信領域１１の受信信号Ｂ’より大きい場合
のみ最終的に料金収受制御装置へ出力され、通信領域７
にＥＴＣ車３ｂが存在すると判別され、料金収受を行う
ための情報の授受が行われる。

【００３４】図９に示したこの発明を用いて図４のセク
タービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレー
アンテナ９の可変した受信電力を比較してセクタービー
ムアンテナ８の受信信号Ａのみを出力すると図６に示す
通信領域７を得られ、通信領域を特定しその中のＥＴＣ
車３ｂのみと通信を行うことが可能であることがわか
る。

【００３５】実施の形態４． 図１０は通信領域７内と通信領域外である電波漏洩領域
１４からの所望の信号と不要な信号をそれぞれ受信し、
それらの受信信号を比較して通信領域内の信号のみ抽出
するこの発明の実施の形態４を示す受信系ブロック図で
ある。図において、通信領域７からの情報授受のための
信号は、受信信号Ａとしてセクタービームアンテナ８と
受信機Ａを経由して出力され、一方、電波漏洩領域１４
である通信領域１１からの情報授受のための信号は、受
信信号Ｂとして２素子アレーアンテナ９と受信機Ｂを経
由して出力される。ここで、図３の計算例に示したセク
タービームアンテナ８の受信電力と２素子アレーアンテ
ナ９の受信電力の交点を上下させることで、通信領域を
大きく、又は、小さくして所望の通信領域を得られるよ
うに可変減衰器を用いてブロードビームアンテナ９の受
信信号Ｂを可変して受信信号Ｂ’で出力し、出力された
受信信号ＡとＢ’は、比較器で大小判別され通信領域７
の受信信号Ａが通信領域１１の受信信号Ｂ’より大きい
場合のみ出力され、かつ、受信機Ａの受信可能な受信レ
ベルを規定するスレッショルドレベルを設定し、そのス
レッショルドレベルより大きいレベルの受信信号の場合
のみ最終的に料金収受制御装置へ出力され、通信領域７
にＥＴＣ車３ｂが存在すると判別され、料金収受を行う
ための情報の授受が行われる。

【００３６】図１０に示したこの発明を用いて図４のセ
クタービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレ
ーアンテナ９の受信電力を比較してセクタービームアン
テナ８の受信信号Ａのみを出力し、かつ、受信機Ａの受
信可能な受信レベルを規定するスレッショルドレベルを
−７５ｄＢとすると図８に示す通信領域７を得られ、通
信領域を特定しその中のＥＴＣ車３ｂのみと通信を行う
ことが可能であることがわかる。

【００３７】実施の形態５．図１１は通信領域７内と通
信領域外である電波漏洩領域１４からの所望の信号と不
要な信号をそれぞれ受信し、それらの受信信号を比較し
て通信領域内の信号のみ抽出するこの発明の実施の形態
５を示す受信系ブロック図である。図において、通信領
域７からの情報授受のための信号は、受信信号Ａとして
セクタービームアンテナ８と受信機Ａを経由して出力さ
れ、一方、電波漏洩領域１４である通信領域１１からの
情報授受のための信号は、受信信号Ｂとして２素子アレ
ーアンテナ９と受信機Ｂと符号反転器を経由して受信信
号−Ｂとして出力し、さらに、加算器で受信信号Ａと受
信信号−Ｂを加算し、その結果が０より大きい場合の受
信信号（Ａ＋（−Ｂ））のみ最終的に料金収受制御装置
へ出力され、通信領域７にＥＴＣ車３ｂが存在すると判
別され、料金収受を行うための情報の授受が行われる。

【００３８】図１１に示したこの発明を用いて図４のセ
クタービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレ
ーアンテナ９の可変した受信電力を比較してセクタービ
ームアンテナ８の受信信号Ａのみを出力すると図６に示
す通信領域７を得られ、通信領域を特定しその中のＥＴ
Ｃ車３ｂのみと通信を行うことが可能であることがわか
る。

【００３９】実施の形態６． 図１２は通信領域７内と通信領域外である電波漏洩領域
１４からの所望の信号と不要な信号をそれぞれ受信し、
それらの受信信号を比較して通信領域内の信号のみ抽出
するこの発明の実施の形態６を示す受信系ブロック図で
ある。図において、通信領域７からの情報授受のための
信号は、受信信号Ａとしてセクタービームアンテナ８と
受信機Ａを経由して出力され、一方、電波漏洩領域１４
である通信領域１１からの情報授受のための信号は、受
信信号Ｂとして２素子アレーアンテナ９と受信機Ｂと符
号反転器を経由して受信信号−Ｂとして出力し、さら
に、加算器で受信信号Ａと受信信号−Ｂを加算し、その
結果が０より大きい場合の受信信号（Ａ＋（−Ｂ））を
出力し、かつ、受信機Ａの受信可能な受信レベルを規定
するスレッショルドレベルを設定し、そのスレッショル
ドレベルより大きいレベルの受信信号の場合のみ最終的
に料金収受制御装置へ出力され、通信領域７にＥＴＣ車
３ｂが存在すると判別され、料金収受を行うための情報
の授受が行われる。

【００４０】図１２に示したこの発明を用いて図４のセ
クタービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレ
ーアンテナ９の可変した受信電力を比較してセクタービ
ームアンテナ８の受信信号Ａのみを出力し、かつ、受信
機の受信可能な受信レベルを規定するスレッショルドレ
ベルを−７５ｄＢとすると図８に示す通信領域７を得ら
れ、通信領域を特定しその中のＥＴＣ車３ｂのみと通信
を行うことが可能であることがわかる。

【００４１】実施の形態７． 図１３は通信領域７内と通信領域外である電波漏洩領域
１４からの所望の信号と不要な信号をそれぞれ受信し、
それらの受信信号を比較して通信領域内の信号のみ抽出
するこの発明の実施の形態７を示す受信系ブロック図で
ある。図において、通信領域７からの情報授受のための
信号は、受信信号Ａとしてセクタービームアンテナ８と
受信機Ａを経由して出力され、一方、電波漏洩領域１４
である通信領域１１からの情報授受のための信号は、受
信信号Ｂとして２素子アレーアンテナ９と受信機Ｂを経
由して出力される。ここで、図３の計算例に示したセク
タービームアンテナ８の受信電力と２素子アレーアンテ
ナ９の受信電力の交点を上下させることで、通信領域を
大きく、又は、小さくして所望の通信領域を得られるよ
うに可変減衰器を用いて２素子アレーアンテナ９の受信
信号Ｂを可変して受信信号Ｂ’で出力し、符号反転器を
経由して受信信号−Ｂ’として出力し、さらに、加算器
で受信信号Ａと受信信号−Ｂ’を加算し、その結果が０
より大きい場合の受信信号（Ａ＋（−Ｂ’））のみ最終
的に料金収受制御装置へ出力され、通信領域７にＥＴＣ
車３ｂが存在すると判別され、料金収受を行うための情
報の授受が行われる。

【００４２】図１３に示したこの発明を用いて図４のセ
クタービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレ
ーアンテナ９の可変した受信電力を比較してセクタービ
ームアンテナ８の受信信号Ａのみを出力すると図６に示
す通信領域７を得られ、通信領域を特定しその中のＥＴ
Ｃ車３ｂのみと通信を行うことが可能であることがわか
る。

【００４３】実施の形態８． 図１４は通信領域７内と通信領域外である電波漏洩領域
１４からの所望の信号と不要な信号をそれぞれ受信し、
それらの受信信号を比較して通信領域内の信号のみ抽出
するこの発明の実施の形態８を示す受信系ブロック図で
ある。図において、通信領域７からの情報授受のための
信号は、受信信号Ａとしてセクタービームアンテナ８と
受信機Ａを経由して出力され、一方、電波漏洩領域１４
である通信領域１１からの情報授受のための信号は、受
信信号Ｂとして２素子アレーアンテナ９と受信機Ｂを経
由して出力される。ここで、図３の計算例に示したセク
タービームアンテナ８の受信電力と２素子アレーアンテ
ナ９の受信電力の交点を上下させることで、通信領域を
大きく、又は、小さくして所望の通信領域を得られるよ
うに可変減衰器を用いて２素子アレーアンテナ９の受信
信号Ｂを可変して受信信号Ｂ’で出力し、符号反転器を
経由して受信信号−Ｂ’として出力し、さらに、加算器
で受信信号Ａと受信信号−Ｂ’を加算し、その結果が０
より大きい場合の受信信号（Ａ＋（−Ｂ’））として出
力し、かつ、受信機Ａの受信可能な受信レベルを規定す
るスレッショルドレベルを設定し、そのスレッショルド
レベルより大きいレベルの受信信号の場合のみ最終的に
料金収受制御装置へ出力され、通信領域７にＥＴＣ車３
ｂが存在すると判別され、料金収受を行うための情報の
授受が行われる。

【００４４】図１３に示したこの発明を用いて図４のセ
クタービームアンテナ８の受信電力と図５の２素子アレ
ーアンテナ９の可変した受信電力を比較してセクタービ
ームアンテナ８の受信信号Ａのみを出力し、かつ、受信
機の受信可能な受信レベルを規定するスレッショルドレ
ベルを−７５ｄＢとすると図８に示す通信領域７を得ら
れ、通信領域を特定しその中のＥＴＣ車３ｂのみと通信
を行うことが可能であることがわかる。

【００４５】

【発明の効果】第１の発明によれば、所望の通信領域か
らの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受信信
号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と交差
し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過する
車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても上記
アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２素子
のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相を１
８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成した
２素子アレーアンテナ９の受信信号Ｂを比較し、所望の
通信領域からの受信信号である受信信号Ａが大きい場合
のみ受信信号Ａを出力することで、所望の通信領域に存
在するＥＴＣ車両のみと通信することができる効果があ
る。

【００４６】また、第２の発明によれば、所望の通信領
域からの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受
信信号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と
交差し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過
する車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても
上記アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２
素子のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相
を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
した２素子アレーアンテナ９の受信信号Ｂを比較し、所
望の通信領域からの受信信号である受信信号Ａが大く、
かつ、受信機の受信可能な受信レベルを規定するスレッ
ショルドレベルを設定し、そのスレッショルドレベルよ
り大きい場合のみ受信信号Ａを出力することで、所望の
通信領域に存在するＥＴＣ車両のみと通信することがで
きる効果がある。

【００４７】また、第３の発明によれば、所望の通信領
域からの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受
信信号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と
交差し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過
する車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても
上記アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２
素子のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相
を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
した２素子アレーアンテナ９の受信レベルを可変した受
信信号Ｂ’を比較し、所望の通信領域からの受信信号で
ある受信信号Ａを出力することで、所望の通信領域に存
在するＥＴＣ車両のみと通信することができる効果があ
る。

【００４８】また、第４の発明によれば、所望の通信領
域からの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受
信信号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と
交差し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過
する車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても
上記アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２
素子のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相
を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
した２素子アレーアンテナ９の受信レベルを可変した受
信信号Ｂ’を比較し、所望の通信領域からの受信信号で
ある受信信号Ａが大く、かつ、受信機の受信可能な受信
レベルを規定するスレッショルドレベルを設定し、その
スレッショルドレベルより大きい場合のみ受信信号Ａを
出力することで、所望の通信領域に存在するＥＴＣ車両
のみと通信することができる効果がある。

【００４９】また、第５の発明によれば、所望の通信領
域からの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受
信信号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と
交差し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過
する車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても
上記アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２
素子のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相
を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
した２素子アレーアンテナ９の受信信号Ｂの符号を反転
した受信信号−Ｂを加算し、その結果が０より大きい場
合の受信信号（Ａ＋（−Ｂ））を出力することで、所望
の通信領域に存在するＥＴＣ車両のみと通信することが
できる効果がある。

【００５０】また、第６の発明によれば、所望の通信領
域からの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受
信信号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と
交差し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過
する車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても
上記アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２
素子のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相
を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
した２素子アレーアンテナ９の受信信号Ｂの符号を反転
した受信信号−Ｂを加算し、その結果が０より大きい場
合の受信信号（Ａ＋（−Ｂ））を出力し、かつ、受信機
の受信可能な受信レベルを規定するスレッショルドレベ
ルを設定し、そのスレッショルドレベルより大きい場合
のみ受信信号Ａを出力することで、所望の通信領域に存
在するＥＴＣ車両のみと通信することができる効果があ
る。

【００５１】また、第７の発明によれば、所望の通信領
域からの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受
信信号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と
交差し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過
する車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても
上記アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２
素子のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相
を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
した２素子アレーアンテナ９の受信レベルを可変した受
信信号Ｂ’の符号を反転した受信信号−Ｂ’を加算し、
その結果が０より大きい場合の受信信号（Ａ＋（−
Ｂ’））を出力することで、所望の通信領域に存在する
ＥＴＣ車両のみと通信することができる効果がある。

【００５２】また、第８の発明によれば、所望の通信領
域からの電波を受信するセクタービームアンテナ８の受
信信号Ａとセクタービームアンテナ８のアンテナ特性と
交差し、かつ、料金所に設置される機器や料金所を通過
する車両によって生じる周囲電波環境の変化が生じても
上記アンテナ特性と交差する位置が変動しないように２
素子のアンテナで構成してその２素子のアンテナの位相
を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
した２素子アレーアンテナ９の受信レベルを可変した受
信信号Ｂ’の符号を反転した受信信号−Ｂ’を加算し、
その結果が０より大きい場合の受信信号（Ａ＋（−
Ｂ’））を出力し、かつ、受信機の受信可能な受信レベ
ルを規定するスレッショルドレベルを設定し、そのスレ
ッショルドレベルより大きい場合のみ受信信号Ａを出力
することで、所望の通信領域に存在するＥＴＣ車両のみ
と通信することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態１を示す図である。

【図２】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態１を説明するための受信系ブロック
図である。

【図３】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態１を説明するためのセクタービーム
アンテナとブロードビームアンテナの受信電力を示す計
算例である。

【図４】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態１を説明するためのセクタービーム
アンテナの受信電力の実測値である。

【図５】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態１を説明するためのブロードビーム
アンテナの受信電力の実測値である。

【図６】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態１を実施した通信領域の実測値であ
る。

【図７】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態２を説明するための受信系ブロック
図である。

【図８】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態２を実施した通信領域の実測値であ
る。

【図９】 この発明によるノンストップ自動料金収受シ
ステムの実施の形態３を説明するための受信系ブロック
図である。

【図１０】 この発明によるノンストップ自動料金収受
システムの実施の形態４を説明するための受信系ブロッ
ク図である。

【図１１】 この発明によるノンストップ自動料金収受
システムの実施の形態５を説明するための受信系ブロッ
ク図である。

【図１２】 この発明によるノンストップ自動料金収受
システムの実施の形態６を説明するための受信系ブロッ
ク図である。

【図１３】 この発明によるノンストップ自動料金収受
システムの実施の形態７を説明するための受信系ブロッ
ク図である。

【図１４】 この発明によるノンストップ自動料金収受
システムの実施の形態８を説明するための受信系ブロッ
ク図である。

【図１５】 従来のノンストップ自動料金収受システム
で生じている通信領域と電波漏洩領域を説明するための
図である。

【図１６】 従来のノンストップ自動料金収受システム
で生じている周囲電波環境の影響による通信領域の変動
と電界強度の変動を説明するための図である。

【図１７】 従来のノンストップ自動料金収受システム
で生じている通信領域から漏れた電波漏洩領域でＥＴＣ
車両と誤って通信の授受する場合を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 料金所、２ 通路分離帯、３ 車、３ａ 非ＥＴＣ
車、３ｂ ＥＴＣ車、４ 通路、５ 支持柱、６ セク
タービームアンテナのビーム、７ 通信領域、８ セク
タービームアンテナ、９ ２素子アレーアンテナ、１０
２素子アレーアンテナのビーム、１１ ２素子アレー
アンテナの通信領域、１２ 料金所進入車両センサ、１
２ａ 料金所進入とセクタービームアンテナと２素子ア
レーアンテナ送信用車両センサ、１２ｂ 料金所進入と
セクタービームアンテナと２素子アレーアンテナ送信用
車両センサ、１３ 通信領域通過判定車両センサ、１３
ａ通信領域通過判定とセクタービームアンテナと２素子
アレーアンテナ送信停止用車両センサ、１３ｂ 通信領
域通過判定とセクタービームアンテナと２素子アレーア
ンテナ送信停止用車両センサ、１４ 電波漏洩領域、１
５ 車載機、１６車種判別装置、１７ 通行券発券機
器。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速道路や有料道路の料金所と自動料金
   収受機能を有する車載機を搭載した車両との間で情報の
   授受を行うために料金所に設けた送受信アンテナの通信
   領域内に、車両の進行方向手前から夫々第１、第２の車
   両検出用センサを所望の通信領域の大きさとなるように
   所定の間隔で配置し、上記料金所に向かって走行してき
   た車両の先端部が上記第１の車両検出用センサによって
   検出されたら、料金所に設けられた上記送受信アンテナ
   と上記車両間で情報の授受を開始し、上記第２の車両検
   出用センサで上記車両の先端部が検出されたら、上記車
   両情報の授受を停止させるノンストップ自動料金収受シ
   ステムにおいて、 上記第１の車両検出用センサと上記第２の車両検出用セ
   ンサの間からの電波を受信するセクタービームアンテナ
   と、このセクタービームンテナのアンテナ特性と交差
   し、かつ、上記料金所に設置される機器や上記料金所を
   通過する上記車両によって上記セクタービームアンテナ
   の受信信号のレベルが変動する電波環境の変化が生じて
   も所望の通信領域端で上記セクタービームアンテナのア
   ンテナ特性と交差する位置が変動しないように２素子の
   アンテナで構成し、かつ、この２素子のアンテナの位相
   を１８０゜反転させて差パターンのアンテナ特性を生成
   した２素子アレーアンテナとから構成され、 上記セクタービームアンテナ用のセクタービームアンテ
   ナ用送受信機能、および上記２素子アレーアンテナ用の
   ２素子アレーアンテナ用受信機能とを有し、 上記セクタービームアンテナと上記２素子アレーアンテ
   ナの夫々の受信信号を比較して、上記２素子アレーアン
   テナの受信信号より、上記セクタービームアンテナの受
   信信号が大きい場合に、上記セクタービームアンテナの
   受信信号を出力することにより、上記電波環境の変化が
   生じても上記セクタービームアンテナと上記２素子アレ
   ーアンテナの受信信号の交差する位置が変動せず、所望
   の通信領域の精度を得られる、 ことを特徴とするノンストップ自動料金収受システム。
2. 【請求項２】 上記セクタービームアンテナと上記２素
   子アレーアンテナの夫々の受信信号を比較して、上記２
   素子アレーアンテナの受信信号より、上記セクタービー
   ムアンテナの受信信号が大きい場合に、その受信信号を
   出力するよう にし、さらに、上記セクタービームアンテ
   ナの受信信号を受信するセクタービームアンテナ用受信
   機を備え、このセクタービームアンテナ用受信機が受信
   可能な予め設定される受信レベルより大きい場合に、上
   記セクタービームアンテナの受信信号を出力するように
   した、 ことを特徴とする請求項１記載のノンストップ自動料金
   収受システム。
3. 【請求項３】 上記２素子アレーアンテナの受信信号出
   力レベルを任意に可変する可変減衰器を介して出力した
   受信信号と、上記セクタービームアンテナの受信信号を
   比較して、上記２素子アレーアンテナの受信信号より上
   記セクタービームアンテナの受信信号が大きい場合に、
   上記セクタービームアンテナの受信信号を出力するよう
   にした、 ことを特徴とする請求項１記載のノンストップ自動料金
   収受システム。
4. 【請求項４】 上記２素子アレーアンテナの受信信号出
   力レベルを任意に可変する可変減衰器を介して出力した
   受信信号と、上記セクタービームアンテナの受信信号を
   比較して、上記２素子アレーアンテナの受信信号より上
   記セクタービームアンテナの受信信号が大きい場合に、
   上記セクタービームアンテナの受信信号を出力するよう
   にし、さらに、上記セクタービームアンテナの受信信号
   を受信するセクタービームアンテナ用受信機を備え、こ
   のセクタービームアンテナ用受信機が受信可能な予め設
   定される受信レベルより大きい場合に、上記セクタービ
   ームアンテナの受信信号を出力するようにした、 ことを特徴とする請求項１記載のノンストップ自動料金
   収受システム。
5. 【請求項５】 上記２素子アレーアンテナの受信信号を
   符号反転して加算して出力した受信信号と、上記セクタ
   ービームアンテナの受信信号を加算して出力し、上記演
   算結果が０より大きい場合、上記セクタービームアンテ
   ナの受信信号を出力するようにした、 ことを特徴とする請求項１記載のノンストップ自動料金
   収受システム。
6. 【請求項６】 上記２素子アレーアンテナの受信信号を
   符号反転して加算して出力した受信信号と、上記セクタ
   ービームアンテナの受信信号を加算して出力し、上記演
   算結果が０より大きい場合に上記セクタービームアンテ
   ナの受信信号を出力するようにし、さらに、上記セクタ
   ービームアンテナの受信信号を受信す るセクタービーム
   アンテナ用受信機を備え、このセクタービームアンテナ
   用受信機が受信可能な予め設定される受信レベルより大
   きい場合に、上記セクタービームアンテナの受信信号を
   出力するようにした、 ことを特徴とする請求項１記載のノンストップ自動料金
   収受システム。
7. 【請求項７】 上記２素子アレーアンテナの受信信号を
   任意に可変する可変減衰器を介して出力した受信信号の
   符号を反転し、セクタービームアンテナ用送受信機から
   の受信信号と加算して出力し、上記演算結果が０より大
   きい場合、上記セクタービームアンテナの受信信号を出
   力するようにした、 ことを特徴とする請求項１記載のノンストップ自動料金
   収受システム。
8. 【請求項８】 上記２素子アレーアンテナの受信信号を
   任意に可変する可変減衰器を介して出力した受信信号の
   符号を反転し、上記セクタービームアンテナの受信信号
   を受信するセクタービームアンテナ用受信機を備え、こ
   のセクタービームアンテナ用受信機からの受信信号と加
   算して出力し、上記演算結果が０より大きい場合、上記
   セクタービームアンテナの受信信号を出力するように
   し、さらに、上記セクタービームアンテナ用受信機が受
   信可能な予め設定される受信レベルより大きい場合に、
   上記セクタービームアンテナの受信信号を出力するよう
   にした、 ことを特徴とする請求項１記載のノンストップ自動料金
   収受システム。