JP3826857B2

JP3826857B2 - 自動料金収受システムに用いられる車載機

Info

Publication number: JP3826857B2
Application number: JP2002234290A
Authority: JP
Inventors: 秦成田中; 孝治阿部; 清久石渕
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: JP2003109054A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有料道路を通行する車両と料金所に設置された路側機との間で、あるいは道路の路側に設置された路側機との間で、利用料金の情報を相互通信することにより、自動的に利用料金を徴収する自動料金収受システムおよび、このために車両に搭載される車載機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載する車載機には個別番号（ＩＤ）を有し、料金所通過時にこの個別番号（ＩＤ）を車載機より路側機に送信することにより、利用料金を所定の口座より引き落とす。乗用車と大型トラックのごとく車種により利用料金が異なる場合には、個別番号（ＩＤ）の他に車種区分番号を車載機に有し、通信することにより利用料金を判別する。この方法では、例えば乗用車の車種区分番号を持つ車載機を大型トラックに装着して不正通行することを防止する手段として、路側に車種判別装置を設け、車種判別装置で得られた判別結果と通信によって得られた車種区分番号を照合する方法等がある。また、利用料金の支払形態としては、車載機にＩＣカードを挿入し、ＩＣカードに記録された口座より利用料金を引き落とす。あるいは、ＩＣカードにあらかじめ積み増し記録された金額より利用料金を減算する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法では、例えば有料道路の上下通行の途中で２台の車両が、同じ車種区分の車載機を交換してキセル通行するような不正通行は、防止できない。この様な不正通行を防止する方法としては、特開平8−235490 号「自動料金収受システム」に記載されているように、車載機にナンバープレート番号や車長・車幅を含む車検証情報を持たせ、料金所通過時に車載機より路側機にこの車検証情報を通信し、料金所では車番認識カメラによりナンバープレート番号を読みとり、通信によって得られた車検証情報と照合する方法がある。
【０００４】
また、不正通信による利用料金の不正を防止する方法の例としては、先に、本願出願人が特願平8−210812 号「自動料金収受システムの車載機」として提案したものがある。この特願平8−210812 号では、車載機に固有の識別情報を保持し、車載機と路側機間で相互認証を行っている。
【０００５】
しかしながら、次の様な問題があった。
【０００６】
１．車載機を販売する場合、誰がどのようにしてこの車検証情報を車載機に記録するか、の課題が生ずる。あるいは、この時の車検証情報の不正記録をいかにして防止するか。また、自動車メーカーが工場にて新車に車載機を装着する場合は、まだナンバープレート番号はなく、車検証情報を車載機に記録することはできない。また、中古車販売時にナンバープレート番号が変わった場合、既に車両に装着固定されている車載機の車検証情報を変更することができない。自動車販売ディーラにて、あるいは所有者個人が車検証情報を車載機に記録する必要があるが、この時の車検証情報の不正記録をいかにして防止するか。
【０００７】
２．不正通信による不正通行を防止する方法として、公開鍵，秘密鍵を使用した認証および共通鍵を使用した暗号通信があるが、車載機を車両に装着した後、いかなる方法で暗号鍵を配信し鍵の更新を行うか。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
自動料金収受システム用車載機を取得したユーザーは、車検証のコピーを有料道路管理者に送り、有料道路管理者は車検証情報を記録したＯＢＥカード（ＩＣカードに車検証情報他を記録したもの）を発行する。ユーザーは送付されてきたＯＢＥカードを車載機のＩＣカード挿入口に挿入し、車検証情報他をＯＢＥカードより車載機に転送・転記する。
【０００９】
また、車載機が保有する暗号通信のためのディジタル鍵を更新する場合は、ディジタル鍵を記録したＯＢＥカード（ＩＣカードにディジタル鍵他を記録したもの）を発行する。ユーザーは送付されてきたＯＢＥカードを車載機のＩＣカード挿入口に挿入し、ディジタル鍵他をＯＢＥカードより車載機に転送・転記する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
自動料金収受システムの一実施例を図１に示す。車載機３を搭載した車両２が料金所１を通過すると、料金所１に設置された路側機と車載機３との間で双方向通信を行い、ＩＣカード４に記録された金額より有料道路の利用料金を減算する、あるいは、ＩＣカード４に記録された口座番号より利用料金を減算するものである。車載機３の形態としては、図２に示すように様々な形態と機能が考えられる。既販車両、すなわちすでにユーザーが使用中の車に後付けするタイプと、自動車メーカーが生産工場で新車に組み込むタイプがある。また、自動料金収受システム専用の単機能タイプと、ラジオやナビゲーションユニットと組み合わせたタイプ等が考えられる。
【００１１】
しかしながら、有料道路の利用料金は高額であるため、自動料金収受システムに関わる様々な不正通行行為が予測される。例えば、図３に示す様に軽自動車用の車載機をトラックに装着して通行する不正が考えられる。あるいは、図４に示すように途中で車載機を交換して通行し、短い区間の利用料金を支払う不正等が考えられる。
【００１２】
有料道路の車種による利用料金区分の例を図５に示す。有料道路の道路管理者によって、料金区分が異なる。図６にさらに詳しい車種による両料金区分の例を示す。利用料金を決定する要素は複雑多岐にわたっている。この例の他にも、地方の各種有料道路があり、その利用料金区分は一様ではない。
【００１３】
この問題を解決する方法として、車載機３に図７に示す車検証情報を記録する方法がある。図７に示す全ての情報を記録する必要はなく、利用区分を特定するために必要充分な情報を記録すれば良い。
【００１４】
図８に料金所の自動料金収受システム関連機器の例と配置の例を示す。図８において、前記の車検証情報を記録した車載機を搭載した車両が予告アンテナの通信エリアを通過すると、車載機との相互通信により車両が正規の車載機を搭載していることを確認し、自動料金収受を行っている料金所ブースのレーンへと予告誘導表示装置にて誘導する。またＩＣカードが挿入忘れ等で未挿入の場合は、そのむねを車載機の警報音を作動させたり、表示装置に表示したりする。さらに前進し車両検知器を通過すると、検知器は車両の長さや幅・軸長等を検知する。
【００１５】
さらに料金所前アンテナと車載機の通信により、料金所の路側処理装置は車検証情報を得る。車番認識カメラは車両の登録番号（ナンバープレート番号）を読みとる。車両検知器が得た車両の長さや幅・軸長等と車番認識カメラが得た車両の登録番号および路側処理装置が得た車検証情報を照合することにより、種々の不正通行を検知することができる。不正を検知した場合は不正車両撮影カメラにより運転者とナンバープレートを１枚の写真として撮影し、不正通行の証処写真として画像記録装置に保存する。
【００１６】
以上述べたごとく、車載機３に車検証情報を記録し、料金所での利用料金決済のための通信情報に使用することは、不正通行防止に極めて有効である。
【００１７】
しかしながら、この車検証情報を誰が，何時，何処で，どの様な方法で車載機に記録し、しかも、いかにして不正情報の記録を防止するかという問題があった。
【００１８】
図９は、車載機３とＩＣカード４が顧客に渡るまでの流通経路の例を示したものである。車載機３は図２にても示したごとく、大きく分けて既販車後付け型と新車取付型に分類できる。図９において、既販車後付けの場合は車載機３は一般的には自動車部品販売専門業者が車両に装着作業を行うことになると思われる。新車取付型の場合は、自動車メーカーが自動車生産工場にて車両への装着作業を行うことになると思われる。しかしながら、自動車メーカーが自動車生産工場にて車両への装着作業を行う時点では、車両は未登録の状態で車検証情報はない。したがって、新車の場合は車検登録の後に自動車ディーラが車検証情報を車載機３書き込み記録する必要がある。この場合、車検証情報を車載機３書き込み記録する作業を一般の従業員が行うことは、不正情報が書き込み記録される可能性が高い。
【００１９】
そこで図１０に示すように、車載機３にセキュリティチップ５を組み込み、車載機発行センタが車検証情報等をセキュリティチップ５に暗号化記録した後に、車両に装着する方法がある。しかしながらこの方法では、自動車メーカーが自動車生産工場にて車両への装着作業を行うことはできないことになる。
【００２０】
図１１は本発明の原理を示す車載機回路構成例のブロック図である。セキュリティチップ５はＣＰＵを介して通信処理部やＩＣカードＲ／Ｗ部と各種データの送受を行う。この際は暗号による相互認証と暗号化データによる送受を行う。
【００２１】
車載機メモリーに記録された情報の不正利用と改竄は極めて困難となる。OBEカード６が本発明の実施例を示すカードである。ＯＢＥカードの前記車検証情報を記録してＩＣカードＲ／Ｗ部に挿入し、車検証情報を前記車載機メモリーに安全に不正行為を排除して転記することが可能となる。ＩＣカード４は自動料金支払い専用カードや銀行・信販カードと兼用のカードである。このＩＣカードに車検証情報を記録して、ＯＢＥカードと兼用とすることも可能であることは云うまでもない。以下に、本発明のＯＢＥカードシステムの実施例について説明する。
【００２２】
図１２はＩＳＯ規格のＩＣカードの外形を示す図である。銀行・信販カードに図に示すカードが使用される場合は、ＯＢＥカードとして同一外形のＩＣカードが使用できる。非接触式ＩＣカードであっても同様に使用できることは云うまでもない。
【００２３】
図１３は車載機とＩＣカード間の相互認識および各種暗号鍵を使用した暗号通信の情報の流れを示す一実施例の図である。
【００２４】
センタ１３０１はセンタ秘密鍵１３０６によりＩＣカード公開鍵１３０４に署名しＥ（ＩＣカード公開鍵）１３０９を作成しＩＣカード１３０２に配信する。同様に車載機公開鍵に署名しＥ(車載機公開鍵)１３１０を作成し車載機１３０３に配信する。
【００２５】
まず、車載機１３０３では乱数１１３０７を生成しＩＣカード１３０２に送信する。
【００２６】
ＩＣカード１３０２では受信した乱数１１３０７をＩＣカード秘密鍵１３０８で暗号化しｅ（乱数１）１３１７を生成しＥ（ＩＣカード公開鍵）１３０９と合わせて車載機１３０３に送信する。
【００２７】
車載機１３０３ではセンタ公開鍵１３１０によりＥ（ＩＣカード公開鍵）1309を復号化する。さらに、復号化されたＩＣカード公開鍵１３０６を用いてｅ（乱数１）１３１７を復号し送信した乱数１と受信した乱数１を比較し一致すれば車載機１３０３はＩＣカード１３０２がセンタ１３０１により認証されたものだと判断する。
【００２８】
次に、ＩＣカード１３０２では乱数２１３１１を生成し車載機１３０３に送信する。
【００２９】
車載機１３０３では受信した乱数２１３１１と車載機識別情報１３１４を車載機秘密鍵１３１２で暗号化しｅ（乱数２＋車載機識別情報）１３１５を生成しＥ（車載機公開鍵）１３１３と合わせてＩＣカード１３０２に送信する。
【００３０】
車載機１３０３ではセンタ公開鍵１３１０によりＥ（車載機公開鍵）１３１３を復号化する。さらに、復号化された車載機公開鍵１３０５を用いてｅ（乱数２＋車載機識別情報）１３１５を復号し送信した乱数２と受信した乱数２を比較し、一致すればＩＣカード１３０２は車載機１３０３がセンタ１３０１により認証されたものだと判断し、さらに車載機識別情報を比較し一致すればＩＣカード１３０２は車載機１３０３に車両情報＋路側通信用暗号鍵１３１６を送信する。
【００３１】
図１４は本発明の実施例を示すブロック図で、ＯＢＥカードによる情報の配信と更新の例を示す図である。車載機は各種メモリーとＣＰＵ（演算器）で構成されるＴＲＭ（タンパ−レジスタ−モジュール）を内蔵し、ＩＣカードソケットを具備している。車載機の製造段階では、ＲＯＭ部に暗号アルゴリズムや車載機制御用プログラムを格納しておく。車載機固有の製造番号、すなわち車載機ＩＤをフラッシュメモリーに製造に記録し出荷する。車両情報，通信用ＯＢＥ鍵は未入力の状態で車載機を販売し、車載機を容易に脱着できない方法で車両に装着する。
【００３２】
車両登録後、車検証のコピー等を送付することにより、ＯＢＥカードが作成される。発行されるＯＢＥカードには対応する車載機の認証情報，通信用ＯＢＥ鍵，車両情報，カード認証用ＩＣＣ鍵等を記録しておく。この記録済みＯＢＥカードを書留郵便等で、ＯＢＥカード申請者に送付する。申請者は受け取ったＯＢＥカードを車載機のＩＣソケットに挿入する。この際、車載機とＯＢＥカード間では相互認証を行い、双方が正規の機器である場合のみ、ＯＢＥカードより各種情報が車載機に転送される。正規に情報が転送されたことが確認されると、自動的にＯＢＥカード内の転送用情報は消去されて、他へ不正使用されることを防止する。あるいは、情報転送時の操作ミスを考慮して情報の転送回数を複数回に制限し、制限回数を越えた時に、ＯＢＥカード内の転送用情報を消去してもよい。
【００３３】
ＯＢＥカードは前述したように、銀行・信販カードと同一形状であるから、ＯＢＥカードと自動料金支払用カードとを兼用することが可能である。この際カード内の不揮発性メモリーEEPROM等の容量が、充分大きいことがもとめられる。自動料金支払用カードとしては、EEPROMにクレジット情報や有料道路通行情報の複数回の履歴明細等が記録される。
【００３４】
図１５はＯＢＥカードを使用した不正行為の例を示す図である。小型車用OBEカードを正規に受領し、これを大型車の車載機に情報を転送し記録することにより、大型車が小型車の料金で通行する不正が考えられる。しかしながら、送付されたＯＢＥカードは小型車の車載機に対応しているので、大型車の車載機に挿入しても、車載機とＯＢＥカード間で相互認証が成立せず、情報の転送は行われない。次に大型車の車載機のＯＢＥカードの作成送付を申請する際に、小型車の車検証のコピーを送付する不正が考えられる。この場合、送付されてきたＯＢＥカードにより大型車の車載機に情報を転送記録することはできるが、記録された情報は小型車の車検証情報のため、図８にて説明したごとく、大型車が料金所を通過するたびに、通信で得られた車検証情報と料金所の各種装置で得られた情報が一致せず、不正通行車両として記録される。後に不正通行の全ての不正金額が積算され、さらに罰金を加えて請求することも可能となる。
【００３５】
図１６はＯＢＥカードを単独で発行する場合の例を示す図である。これによりユーザーが所有する車載機にＯＢＥカードの情報を転送記録することができる。
【００３６】
図１７は銀行・信販カードの機能と情報を持つＩＣカードを兼用したＯＢＥカードを発行する場合の例を示す図である。
【００３７】
【発明の効果】
自動車メーカーが工場にて新車に車載機を装着し、車検登録を行った後でも容易に車載機に車検証情報他を記録することができる。ナンバープレート番号を変更した場合でも既装着の車載機の車検証情報他を変更することができる。また車検証情報他の不正記録を防止することができる。
【００３８】
また、必要に応じて車載機が保有する暗号通信のためのディジタル鍵を、容易に更新することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動料金収受システムの実施例を示す図。
【図２】各種車載機の形態の例を示す図。
【図３】車載機の不正交換使用の例を示す図。
【図４】車載機交換による経路不正の例を示す図。
【図５】車種による利用料金区分の例を示す表。
【図６】利用料金区分の要素の例を示す表。
【図７】車検証情報の例を示す表。
【図８】料金所の自動料金収受システム関連機器の例と配置例を示す図。
【図９】車載機とＩＣカードの流通経路の例を示す図。
【図１０】会員契約−車載機発行（後付け・ＯＢＥカード無）の例を示す図。
【図１１】本発明の原理を示す車載機回路構成例のブロック図。
【図１２】ＩＣカードの外形図。
【図１３】車載機とＩＣカード間の相互認証および暗号通信の流れを示す図。
【図１４】本発明の実施例を示すブロック図。
【図１５】ＯＢＥカードを使用した不正行為の例を示す図。
【図１６】ＯＢＥカードを単独で発行する場合の例を示す図。
【図１７】ＩＣカードを兼用したＯＢＥカードを発行する場合の例を示す図。
【符号の説明】
１…料金所、２…車両、３…車載機、４…ＩＣカード、５…セキュリティチップ、６…ＯＢＥカード。

Claims

有料道路の料金所等に設置されている路側機との間で料金支払いに関する収受情報を無線交信し、前記収受情報に基づいて利用料金を自動的に収受する自動料金収受システムに用いられる車載機であって、前記車載機には、
（ａ）前記車載機に必要な演算を実行するＣＰＵと、
（ｂ）前記ＣＰＵに演算を実行させる制御プログラム等が記憶されたメモリと、
（ｃ）前記路側機との間で料金支払いに関する収受情報の送受信を行う送受信手段と、
（ｄ）前記路側機を通過する際に必要な自動車検査証情報が記憶されたＩＣカードから前記自動車検査証情報を読み出すＩＣカード読み出し手段と、
（ｅ）前記車載機の出荷時には前記自動車検査証情報は未入力状態であるが前記車載機
ＩＤが既に記憶されていると共に、前記車載機が自動車に搭載された後に前記自動車検査証情報が記憶された前記ＩＣカードを前記ＩＣカード読み出し手段に挿入することで前記ＩＣカード読み出し手段を介して前記自動車検査証情報が転送記憶される書き込み可能なメモリと
が備えられていることを特徴とする自動料金収受システムに用いられる車載機。
請求項１において、前記自動車検査証情報が記憶された前記ＩＣカードは管理者機関によって発行されたことを特徴とする自動料金収受システムに用いられる車載機。