JP6966280B2 - 車線制御装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車線制御装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラムに関する。

高速道路等の有料道路における料金所では、路側に設置された路側アンテナと、車線を走行する車両に搭載された車載器との間で無線通信による情報のやり取りを行い、必要な料金を収受する電子式料金収受システム（ＥＴＣ：Electronic Toll Collection System（登録商標）、「自動料金収受システム」ともいう）が利用されている場合がある。

このような料金収受システムでは、車線上に、路側アンテナと無線通信を行うべき範囲（以下、「規定範囲」とも記載する。）が予め規定されている。料金収受システムは、料金収受の対象とする車両（以下、「対象車両」とも記載する。）以外の車両（対象車両の後続車両、他の車線を走行する車両等）との誤通信を抑制する目的で、対象車両が規定範囲を走行中の場合に限って電波を発信する態様とされているのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

“対象車両が規定範囲に含まれているか否か”の判断には、通常、車線の路側帯（アイランド）上に設置された車両検知器が用いられる。一般的な車両検知器は、高さ方向に延びる筐体を有するとともに、当該筐体において、投光部及び受光部が高さ方向に複数配列されてなる。
なお、透過型の車両検知器の場合、投光部と受光部とが車線を挟んで対向するように設置される。この場合、受光部は、投光部から投光された検出光そのもの（透過光）を検出する。
他方、反射型の車両検知器の場合、投光部及び受光部は、共に、車線の一方側のアイランドのみに設置される。この場合、受光部は、投光部から投光された検出光の反射光を検出する。

特開２０１６−１０３１８２号公報

通常、路側アンテナと車両（車載器）との無線通信には、狭域通信（Dedicated Short Range Communications：ＤＳＲＣ）が利用される。この場合、車線上空に設置された路側アンテナが、下方（車線の路面）に向けて電波を放射することで、アンテナの設置位置から当該車線にかけて、安定した無線通信が可能な領域（以下、「安定通信領域」とも記載する。）を形成する。
規定範囲に対する車両の進入、退出を、上述したような車両検知器を用いて検知する態様の場合、路側アンテナが形成する安定通信領域の境界と、当該車両検知器によって車線上に規定される規定範囲の端部との間に空間的なずれが生じ得る。そのため、走行する車両に対し、適切なアンテナ制御を実現することに限界が生じている。

本発明の目的は、走行する車両に対し、適切なタイミングで電波の発信、停止の制御を行うことができる車線制御装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、車線制御装置（１０）は、路側アンテナ（１１）を通じて、車線（Ｌ）上に規定される規定範囲（ＸＲ）を走行中の車両（Ａ、Ｂ）と無線通信を行う車線制御装置であって、前記規定範囲の車線方向手前側の端部（Ｘ１）に投光される第１検出光（Ｐ１）を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さ（Ｚａ）が予め規定された進入用判定閾値（Ｚｔｈ１）以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定する車両進入判定部（１００２）と、前記規定範囲の車線方向奥側の端部（Ｘ２）に投光される第２検出光（Ｐ２）を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さ（Ｚｂ）が退出用判定閾値（Ｚｔｈ２）以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲から退出したと判定する車両退出判定部（１００３）と、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定されてから退出したと判定されるまでの間、前記路側アンテナから電波を発信させるアンテナ制御部（１００４）と、を備えている。また、前記車両退出判定部は、前記退出用判定閾値を、前記第１検出光を通じて取得された前記車両の検出位置の高さのうち、最大の高さ（Ｚｍ）に基づいて決定する。
車両の一般的な車体形状によれば、車両の最大車高が検出された場合には、既に、車両のフロントガラス（車載器のアンテナの設置が想定される箇所）が通過したと判断できる。したがって、上記のような特徴を有することで、車両のフロントガラスが安定通信領域内に属している時間に合わせて、過不足のない適切なタイミングで電波を発信することができる。

また、本発明の第２の態様によれば、前記車両退出判定部は、前記最大の高さから所定のオフセット値（ΔＺ）を差し引いた高さを前記退出用判定閾値とする。
このようにすることで、オフセット値に基づいて、退出用判定閾値を、フロントガラス上端相当の高さとしてより適切に調整することができる。したがって、車両のフロントガラスが安定通信領域内に属している時間に合わせて、一層、過不足のない適切なタイミングで電波を発信することができる。

また、本発明の第３の態様によれば、前記進入用判定閾値は、前記車線を走行する車両のフロントガラス下端相当の高さとして予め規定されている。
このようにすることで、進入用判定閾値を、フロントガラス下端相当の高さとすることができる。したがって、走行する車両のフロントガラスが安定通信領域内に属している時間に合わせて、一層、過不足のない適切なタイミングで電波を発信することができる。

また、本発明の第４の態様によれば、無線通信システムは、上述の車線制御装置と、前記第１検出光に関する投光部及び受光部を有する第１の車両検知手段と、前記第２検出光に関する投光部及び受光部を有する第２の車両検知手段と、前記路側アンテナと、を備える。

また、本発明の第５の態様によれば、無線通信方法は、路側アンテナを通じて、車線上に規定される規定範囲を走行中の車両と無線通信を行う方法であって、前記規定範囲の車線方向手前側の端部に投光される第１検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが予め規定された進入用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定する車両進入判定ステップと、前記規定範囲の車線方向奥側の端部に投光される第２検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが退出用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲から退出したと判定する車両退出判定ステップと、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定されてから退出したと判定されるまでの間、前記路側アンテナから電波を発信させるアンテナ制御ステップと、を有し、前記車両退出判定部は、前記退出用判定閾値を、前記第１検出光を通じて取得された前記車両の検出位置の高さのうち、最大の高さに基づいて決定する。

また、本発明の第６の態様によれば、プログラムは、路側アンテナを通じて、車線上に規定される規定範囲を走行中の車両と無線通信を行う車線制御装置のコンピュータを、前記規定範囲の車線方向手前側の端部に投光される第１検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが予め規定された進入用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定する車両進入判定部、前記規定範囲の車線方向奥側の端部に投光される第２検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが退出用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲から退出したと判定する車両退出判定部、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定されてから退出したと判定されるまでの間、前記路側アンテナから電波を発信させるアンテナ制御部、として機能させ、前記車両退出判定部は、前記退出用判定閾値を、前記第１検出光を通じて取得された前記車両の検出位置の高さのうち、最大の高さに基づいて決定する。

上述の発明の各態様によれば、走行する車両に対し、適切なタイミングで電波の発信、停止の制御を行うことができる。

第１の実施形態に係る料金収受システムの全体構成を示す第１図である。 第１の実施形態に係る料金収受システムの全体構成を示す第２図である。 第１の実施形態に係る路側アンテナの構造の詳細を示す第１の図である。 第１の実施形態に係る路側アンテナの構造の詳細を示す第２の図である。 第１の実施形態に係る車線制御装置の機能構成を示す図である。 第１の実施形態に係る車線制御装置の処理フローを示す図である。 第１の実施形態に係る路側アンテナによる作用、効果を説明するための図である。 第１の実施形態に係る路側アンテナの設置方法を示す図である。 第２の実施形態に係る車線制御装置の処理フローを示す図である。 第２の実施形態に係る車線制御装置の処理を説明するための図である。 第２の実施形態に係る路側アンテナによる作用、効果を説明するための第１の図である。 第２の実施形態に係る路側アンテナによる作用、効果を説明するための第２の図である。 第２の実施形態の変形例に係る料金収受システムの全体構成を示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る料金収受システムについて、図１〜図８を参照しながら説明する。

（料金収受システムの全体構成）
図１、図２は、第１の実施形態に係る料金収受システムの全体構成を示す図である。
図１は、車線Ｌ及びその路側帯（アイランドＩ）に設置された料金収受システム１の側面図を示しており、図２は、料金収受システム１の上面図を示している。
なお、以下の説明においては、車線Ｌが延在する方向を±Ｘ方向とし、「車線方向」とも記載する。また、水平面において車線方向（±Ｘ方向）に直交する方向を±Ｙ方向とし、「車線幅方向」とも記載する。また、料金所を通過しようとする車両は、車線Ｌを−Ｘ方向側から＋Ｘ方向側に走行するものとし、＋Ｘ方向を「車線方向奥側」、−Ｘ方向を「車線方向手前側」とも記載する。更に、水平面（±Ｘ方向及び±Ｙ方向）に直交する鉛直方向を±Ｚ方向とし、「高さ方向」とも記載する。

第１の実施形態に係る料金収受システム１は、高速道路等の有料道路の料金所に設置され、当該料金所を走行する車両Ａとの無線通信により自動的に料金収受処理を実行する電子式料金収受システムである。
料金収受システム１は、路側アンテナ１１を通じて、車線Ｌ上に規定される規定範囲ＸＲを走行中の車両Ａと無線通信を行うことで、当該車両Ａから必要な料金を収受する。
なお、第１の実施形態に係る料金収受システム１は、「無線通信システム」の一態様である。他の実施形態に係る無線通信システムは、必ずしも料金収受処理を行わなくともよく、例えば、入口料金所や有料道路の中間地点を走行する車両に対し、走行経路の特定のための無線通信を行う態様であってもよい。

第１の実施形態に係る料金収受システム１は、車線Ｌを走行する対象車両（車両Ａ）以外の車両（車両Ａの後続車両、他の車線を走行する車両等）との誤通信を抑制する目的で、車両Ａが、車線Ｌ上に規定された規定範囲ＸＲ内を走行中の場合に限って電波を発信する態様とされている。ここで、規定範囲ＸＲは、車線Ｌの車線方向（±Ｘ方向）に規定される２つの端部、即ち、車線方向手前側（−Ｘ方向側）の端部Ｘ１と車線方向奥側（＋Ｘ方向側）の端部Ｘ２とによって規定される。端部Ｘ１から端部Ｘ２までの距離は、例えば４メートル程度とされる。

図１、図２に示すように、料金収受システム１は、車線制御装置１０と、路側アンテナ１１と、を備えている。

車線制御装置１０は、路側アンテナ１１を通じて、車線Ｌ上に規定される規定範囲ＸＲを走行中の車両Ａに対し、無線通信による料金収受処理を行う装置である。車線制御装置１０は、一つの車線Ｌに対応して一つずつ設置され、当該車線Ｌに関連して設置された各種装置等の動作を制御する。本実施形態においては、車線制御装置１０は、特に、規定範囲ＸＲに対する車両Ａの進入検知、退出検知、及び、当該検知結果に応じた電波の発信、停止の制御を司る。
車線制御装置１０の詳細な機能については後述する。

路側アンテナ１１は、車線制御装置１０による制御に従い、車両Ａとの無線通信を行うための電波の発信、停止を行う。図１、図２に示すように、路側アンテナ１１は、車線Ｌを跨ぐように設置されたガントリＧに取り付けられることで車線Ｌの車線幅方向（±Ｙ方向）の中央付近にて、その上空に設置され、当該設置位置から下方（車線Ｌの路面）に向けて電波を放射する。
本実施形態に係る路側アンテナ１１は、狭域通信アンテナ（ＤＳＲＣアンテナ）として、限定された所定領域内に存在する通信対象（車両）のみと安定した無線通信が可能となるように設計されている。具体的には、図１、図２に示すように、路側アンテナ１１は、電波の発信に伴い、空間に、安定通信領域Ｆ１と、不安定通信領域Ｆ２とを形成する。ここで、「安定通信領域Ｆ１」とは、路側アンテナ１１との間で、安定した無線通信が保証される空間領域である。また、「不安定通信領域Ｆ２」とは、安定通信領域Ｆ１よりも大きい空間領域であって、路側アンテナ１１との間で安定した無線通信が保証されない空間領域である。また、不安定通信領域Ｆ２の更に外側の領域は、路側アンテナ１１との間で無線通信が全くできない領域である。以下、この領域を「通信不可領域」と称呼する。
なお、便宜上、図面では安定通信領域Ｆ１と不安定通信領域Ｆ２との境界を破線で図示し、また、不安定通信領域Ｆ２と通信不可領域との境界を一点鎖線で図示しているが、実際には、電波の特性上、安定通信領域Ｆ１と不安定通信領域Ｆ２との境界、及び、不安定通信領域Ｆ２と通信不可領域との境界は曖昧であり、当該境界を明確に（可視的に）特定することは困難である。また、安定通信領域Ｆ１と不安定通信領域Ｆ２との境界、及び、不安定通信領域Ｆ２と通信不可領域との境界は、環境条件（温度、湿度、天候等）に応じて変動し得る。
上述の規定範囲ＸＲは、安定通信領域Ｆ１に含まれる車線Ｌ上の範囲として規定される。即ち、規定範囲ＸＲは、理想的には、当該規定範囲ＸＲによって規定される車線Ｌの全範囲が、如何なる環境条件においても安定通信領域Ｆ１内に属するような範囲として規定される。

なお、図１、図２には、第１の実施形態に係る料金収受システム１の主要な構成装置として、車線制御装置１０、及び、路側アンテナ１１のみを図示しているが、実際には、他の装置、センサ等が更に設置されていてもよい。例えば、アイランドＩ上には、更に、走行する車両Ａの車種区分の判別を行うためのナンバープレート読取装置、車両Ａの発進を制御する発進制御機（開閉バー）、利用者に向けて収受料金を提示する路側表示器、車線Ｌを遠隔監視するための監視カメラ等が設置されていてもよい。

（路側アンテナの構造の詳細）
図３、図４は、それぞれ、第１の実施形態に係る路側アンテナの構造の詳細を示す第１の図、第２の図である。
図３は、路側アンテナ１１の斜視図であり、図４は、路側アンテナ１１の側面図である。
以下、図１、図２に加えて図３、図４を参照しながら、路側アンテナ１１の構造的特徴について説明する。

図１〜図４に示すように、路側アンテナ１１は、アンテナ本体１１０と、第１レーザスキャナ１１１ａと、第２レーザスキャナ１１１ｂと、を有してなる。

アンテナ本体１１０は、車線制御装置１０の制御に応じて電波を発信（放射）するアンテナ装置である。アンテナ本体１１０は、例えば、複数のアンテナ素子が配列されてなるパッチアンテナを内部に含み、所望する方向（図４に示す放射方向Ｎ）に強い指向性を有するように設計されている。アンテナ本体１１０は、ガントリＧに取り付けられた位置（車線Ｌの上空）から放射方向Ｎに沿って指向性が強い電波を放射することで、空間内に、図１、図２に示すような安定通信領域Ｆ１及び不安定通信領域Ｆ２を形成する。
アンテナ本体１１０は、放射方向Ｎに沿う軸線Ｏが、車線方向（±Ｘ方向）に対し、角度θ（θ＜９０°）だけ車線方向手前側（−Ｘ方向側）に傾斜するように設置される（図４参照）。

第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂは、共に、タイムオブフライト（Time of Flight：ＴＯＦ）方式のレーザ測距センサであって、図１〜図４に示すように、それぞれ、アンテナ本体１１０の筐体に取り付けられている。
第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂは、それぞれ、第１検出光Ｐ１、第２検出光Ｐ２を投光可能とし、一定の走査周期（例えば、１０ミリ秒オーダ）で繰り返し各検出光の走査を行う。なお、検出光（第１検出光Ｐ１、第２検出光Ｐ２）は、例えば、赤外光、近赤外光等とされる。
また、第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂは、タイムオブフライト方式により、走査中における各方位（後述する走査角度φ）に投光された検出光の反射光を検出することで、自身の設置位置から検出位置（投光された検出光が対象物に当たった位置）までの距離計測を可能とする。

第１レーザスキャナ１１１ａは、車線Ｌの上空に位置するアンテナ本体１１０の筐体に取り付けられ、当該取り付けられた位置から車線Ｌの路面に向かって第１検出光Ｐ１を投光する（図１参照）。更に、第１レーザスキャナ１１１ａは、第１検出光Ｐ１を、車線幅方向（±Ｙ方向）に沿って走査する。ここで、第１レーザスキャナ１１１ａは、車線Ｌ上に規定される規定範囲ＸＲの端部のうち車線方向手前側に位置する端部Ｘ１に沿って第１検出光Ｐ１を走査するように取り付けられている（図２参照）。

同じく、第２レーザスキャナ１１１ｂは、車線Ｌの上空に位置するアンテナ本体１１０の筐体に取り付けられ、当該取り付けられた位置から車線Ｌの路面に向かって第２検出光Ｐ２を投光する（図１参照）。更に、第２レーザスキャナ１１１ｂは、第２検出光Ｐ２を、車線幅方向（±Ｙ方向）に沿って走査する。ここで、第２レーザスキャナ１１１ｂは、車線Ｌ上に規定される規定範囲ＸＲの端部のうち車線方向奥側に位置する端部Ｘ２に沿って第２検出光Ｐ２を走査するように取り付けられている（図２参照）。

以上のように、アンテナ本体１１０の筐体に取り付けられた各レーザスキャナ（第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂ）は、安定通信領域Ｆ１に含まれる車線Ｌ上の範囲として規定された規定範囲ＸＲの端部に沿って検出光を走査するように、アンテナ本体１１０に取り付けられている。

なお、図４に示すように、第１レーザスキャナ１１１ａは、車線方向（±Ｘ方向）に対し、角度θａ（θａ＜θ）で第１検出光Ｐ１を投光するように、アンテナ本体１１０に取り付けられている。また、第２レーザスキャナ１１１ｂは、車線方向（±Ｘ方向）に対し、角度θｂ（θ＜θｂ）で第２検出光Ｐ２を投光するように、アンテナ本体１１０に取り付けられている。（図４参照）。
ここで、アンテナ本体１１０に対する第１レーザスキャナ１１１ａの取り付け角度（出θ−θａ）、及び、アンテナ本体１１０に対する第２レーザスキャナ１１１ｂの取り付け角度（θｂ−θ）は、予め把握されているアンテナ本体１１０の指向性に基づいて決定される。理想的には、各取り付け角度（θ−θａ、θｂ−θ）は、各レーザスキャナから各方位に投光される検出光が、アンテナ本体１１０が形成する安定通信領域Ｆ１と不安定通信領域Ｆ２との境界面に沿って投光されるように調整される。

なお、第１の実施形態に係る路側アンテナ１１は、図１〜図４に示す例のように、アンテナ本体１１０の筐体の側面（−Ｙ方向側のＸＺ面）に第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂが取り付けられる態様で説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。即ち、他の実施形態に係る路側アンテナ１１は、アンテナ本体１１０の筐体の側面以外の面に第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂが取り付けられる態様であってもよい。
また、第１の実施形態に係る路側アンテナ１１は、第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂがアンテナ本体１１０の別体として取り付けられている（外付けされている）態様として説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。例えば、他の実施形態に係る路側アンテナ１１は、アンテナ本体１１０、第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂが一体とされ、単一の筐体に収められている態様であってもよい。「第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂがアンテナ本体１１０に取り付けられている」との表現は、このような態様も含むものとする。

（車線制御装置の機能構成）
図５は、第１の実施形態に係る車線制御装置の機能構成を示す図である。
図５に示すように、車線制御装置１０は、ＣＰＵ１００と、接続インタフェース１０１とを備えている。
ＣＰＵ１００は、車線制御装置１０の動作全体を司るプロセッサであって、所定のプログラムに従って動作することで後述する各種機能を発揮する。
接続インタフェース１０１は、路側アンテナ１１（アンテナ本体１１０、第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂ）との間で情報の送受を行うための接続インタフェースである。

ＣＰＵ１００は、プログラムに従って動作することで、位置計測部１００１、車両進入判定部１００２、車両退出判定部１００３及びアンテナ制御部１００４としての機能を発揮する。

位置計測部１００１は、第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂから、各々が投光する検出光及びその反射光に係る各種情報を取得して、車両Ａの検出位置（各検出光が当たった位置）を特定する。
具体的には、位置計測部１００１は、第１レーザスキャナ１１１ａから、１回の走査における第１検出光Ｐ１の各走査角度（走査角度φ）と、当該走査角度φで第１検出光Ｐ１を投光してからその反射光を受光した時間差（時間差Δｔ）とを取得する。ここで、時間差Δｔに所定の係数をかけることで第１レーザスキャナ１１１ａの設置位置から第１検出光Ｐ１による検出位置までの距離（距離ｌ）が特定される。また、第１レーザスキャナ１１１ａは、車線方向に対し下方（−Ｚ方向）に角度θａだけ傾斜して取り付けられている（図４参照）。位置計測部１００１は、極座標（ｌ，θａ，φ）を直交座標系に変換することで、第１検出光Ｐ１による検出位置を直交座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）によって特定する。
同様に、位置計測部１００１は、第２レーザスキャナ１１１ｂから、１回の走査における第２検出光Ｐ２の各走査角度（走査角度φ）と、当該走査角度φで第２検出光Ｐ２を投光してからその反射光を受光した時間差（時間差Δｔ）とを取得する。第２レーザスキャナ１１１ｂは、車線方向に対し下方（−Ｚ方向）に角度θｂだけ傾斜して取り付けられている（図４参照）。位置計測部１００１は、極座標（ｌ，θｂ，φ）を直交座標系に変換することで、第２検出光Ｐ２による検出位置を直交座標（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）によって特定する。

車両進入判定部１００２及び車両退出判定部１００３は、位置計測部１００１によって計測された検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に基づいて、車両Ａが規定範囲ＸＲ内を走行しているか否かを判定する判定部である。
より具体的には、車両進入判定部１００２及び車両退出判定部１００３は、検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ、Ｚｂ）と予め規定された判定閾値Ｚｔｈとの対比の結果に基づいて、車両Ａが規定範囲ＸＲ内を走行しているか否かを判定する。

車両進入判定部１００２は、位置計測部１００１から、第１検出光Ｐ１を通じて特定された車両Ａの検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を取得する。そして、車両進入判定部１００２は、当該検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ）が予め規定された判定閾値Ｚｔｈ以上となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する。
なお、判定閾値Ｚｔｈは、車線Ｌを走行する主要な車両のフロントガラス下端相当の高さとして、例えば、路面上７０ｃｍ〜１００ｃｍの高さ程度に規定される。

車両退出判定部１００３は、位置計測部１００１から、第２検出光Ｐ２を通じて特定された車両Ａの検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を取得する。そして、車両退出判定部１００３は、当該検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚｂ）が判定閾値Ｚｔｈ以上となった後、続いて、判定閾値Ｚｔｈ未満となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲから退出したと判定する。

アンテナ制御部１００４は、車両Ａが規定範囲ＸＲを走行している場合に、路側アンテナ１１（アンテナ本体１１０）から電波を発信させるように制御する。具体的には、アンテナ制御部１００４は、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定されてから、車両Ａが規定範囲ＸＲから退出したと判定されるまでの間、路側アンテナ１１から電波を発信させる。

（車線制御装置の処理フロー）
図６は、第１の実施形態に係る車線制御装置の処理フローを示す図である。
以下、図６を参照しながら、第１の実施形態に係る車線制御装置１０が行う処理の流れについて説明する。

図６に示す処理フローは、稼働中の車線Ｌにおいて、車線制御装置１０によって繰り返し実行される。
車線制御装置１０の位置計測部１００１は、第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂの各々において検出光の走査が行われる度に、１回の走査で複数方位（複数の走査角度φ）に投光した検出光それぞれによる複数の検出結果（走査角度φ、時間差Δｔ）を取得する。そして、位置計測部１００１は、１回の走査が完了する度に、取得した検出結果の各々に対応する検出位置（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）を特定する。

車線制御装置１０の車両進入判定部１００２は、第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が、判定閾値Ｚｔｈ以上の高さとなっているか否かを判定する（ステップＳ０１）。具体的には、車両進入判定部１００２は、まず、第１レーザスキャナ１１１ａが１回の走査で投光した複数の第１検出光Ｐ１それぞれの検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を取得する。そして、車両進入判定部１００２は、そのうちの所定数（例えば、５つ）以上の検出位置のＺ軸成分Ｚａが判定閾値Ｚｔｈ以上となっているか否かを判定する。
第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が判定閾値Ｚｔｈ以上の高さとなっていない場合（ステップＳ０１：ＮＯ）、車両進入判定部１００２は、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したとは判定しない。この場合、車両進入判定部１００２は、ステップＳ０１の判定処理を繰り返し行う。

第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が判定閾値Ｚｔｈ以上の高さとなっている場合（ステップＳ０１：ＹＥＳ）、車両進入判定部１００２は、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する。この場合、アンテナ制御部１００４は、路側アンテナ１１（アンテナ本体１１０）に対し、電波発信の指令信号を出力する。これにより、路側アンテナ１１から電波の発信が開始される（ステップＳ０２）。
電波が発信された後、車線制御装置１０は、直ちに、車両Ａに搭載された車載器と無線通信を行い、料金の収受に必要な情報（個人識別情報等）のやり取りを行う。なお、無線通信を介した料金収受処理については、既知の通りであるため、詳細な説明を省略する。

次に、車線制御装置１０の車両退出判定部１００３は、第２検出光Ｐ２による所定数以上の検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が、判定閾値Ｚｔｈ以上の高さとなっているか否かを判定する（ステップＳ０３）。具体的には、車両進入判定部１００２は、まず、第２レーザスキャナ１１１ｂが１回の走査で投光した複数の第２検出光Ｐ２それぞれの検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を取得する。そして、車両退出判定部１００３は、そのうちの所定数（例えば、５つ）以上の検出位置のＺ軸成分Ｚｂが判定閾値Ｚｔｈ以上となっているか否かを判定する。

第２検出光Ｐ２による所定数以上の検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が判定閾値Ｚｔｈ以上の高さとなっていない場合（ステップＳ０３：ＮＯ）、車両退出判定部１００３は、車両Ａの車頭（＋Ｘ方向側の端部）が規定範囲ＸＲの車線方向奥側（＋Ｘ方向側）の端部Ｘ２に到達していないと判定する。そして、車両退出判定部１００３は、ステップＳ０３の判定処理を繰り返し行う。
第２検出光Ｐ２による所定数以上の検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が判定閾値Ｚｔｈ以上の高さとなっている場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、車両退出判定部１００３は、車両Ａの車頭が規定範囲ＸＲの車線方向奥側（＋Ｘ方向側）の端部Ｘ２に到達したと判定する。この場合、続いて、車両退出判定部１００３は、第２検出光Ｐ２による全ての検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が、判定閾値Ｚｔｈ未満の高さとなっているか否かを判定する（ステップＳ０４）。
第２検出光Ｐ２による全ての検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が、判定閾値Ｚｔｈ未満の高さとなっていない場合（ステップＳ０４：ＮＯ）、車両退出判定部１００３は、車両Ａが規定範囲ＸＲを退出したとは判定しない。この場合、車両退出判定部１００３は、車両Ａが未だ規定範囲ＸＲ内を走行しているものと判断し、ステップＳ０４の判定処理を繰り返し行う。
他方、第２検出光Ｐ２による全ての検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が、判定閾値Ｚｔｈ未満の高さとなっている場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、車両退出判定部１００３は、車両Ａが規定範囲ＸＲを退出したと判定する。この場合、アンテナ制御部１００４は、路側アンテナ１１（アンテナ本体１１０）に対し、電波停止の指令信号を出力する。これにより、路側アンテナ１１から発信されていた電波が停止される（ステップＳ０５）。

（作用・効果）
以上の通り、第１の実施形態に係る路側アンテナ１１は、電波の発信により車線Ｌを走行する車両Ａと安定した無線通信を行うことが可能な安定通信領域Ｆ１を形成するアンテナ本体１１０と、アンテナ本体１１０に取り付けられた第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂと、を備えている。そして、第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂは、安定通信領域Ｆ１に含まれる車線Ｌ上の範囲として規定された規定範囲ＸＲの端部Ｘ１、Ｘ２に沿って検出光を走査するように、アンテナ本体１１０に取り付けられている。

図７は、第１の実施形態に係る路側アンテナによる作用、効果を説明するための図である。
以下、上記特徴を有する路側アンテナ１１による作用、効果について、図７を参照しながら説明する。

上記特徴を有する路側アンテナ１１によれば、車線制御装置１０は、車両Ａが図７に示す位置α１に到達したタイミングで車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する（図６のステップＳ０１：ＹＥＳ）。即ち、車線Ｌを走行する車両Ａが位置α１に到達したタイミングで、第１検出光Ｐ１による検出位置Ｑ１の高さが判定閾値Ｚｔｈ以上となり、路側アンテナ１１から電波の発信が開始される（図６のステップＳ０２）。そうすると、車両Ａのフロントガラス下端周辺（車載器のアンテナの設置が想定される位置）が、ちょうど安定通信領域Ｆ１内に入るタイミングで電波が発信されることになる（図７参照）。
同様に、車線制御装置１０は、車両Ａが図７に示す位置α２に到達したタイミングで車両Ａが規定範囲ＸＲから退出したと判定する（図６のステップＳ０４：ＹＥＳ）。即ち、車線Ｌを走行する車両Ａが位置α２に到達したタイミングで、第２検出光Ｐ２による検出位置Ｑ２の高さが判定閾値Ｚｔｈ未満となり、路側アンテナ１１から発信されていた電波が停止される（図６のステップＳ０５）。そうすると、車両Ａの車尾（−Ｘ方向側の端部）が、ちょうど安定通信領域Ｆ１から出ていくタイミングで電波が停止されることになる（図７参照）。

このように、第１の実施形態に係る路側アンテナ１１によれば、各レーザスキャナから投光される検出光が、安定通信領域Ｆ１と不安定通信領域Ｆ２との境界に沿うように投光される。そのため、アンテナ本体１１０が形成する安定通信領域Ｆ１と不安定通信領域Ｆ２との境界と、レーザスキャナによって車両の進入判定、退出判定がなされる規定範囲ＸＲの端部との空間的なずれが低減される。これにより、車線制御装置１０は、車両Ａの走行に合わせて過不足のない適切なタイミングで電波を発信することができる。

また、本実施形態に係る路側アンテナ１１は、第１レーザスキャナ１１１ａと、第２レーザスキャナ１１１ｂと、の２つを備え、第１レーザスキャナ１１１ａは、規定範囲ＸＲの端部のうち車線方向手前側に位置する端部Ｘ１に沿って第１検出光Ｐ１を走査するように取り付けられている。また、第２レーザスキャナ１１１ｂは、規定範囲ＸＲの端部のうち車線方向奥側に位置する端部Ｘ２に沿って第２検出光Ｐ２を走査するように取り付けられている。
このようにすることで、安定通信領域Ｆ１の車線方向手前側の境界と、第１レーザスキャナ１１１ａによって車両Ａの進入判定がなされる端部Ｘ１との空間的なずれが低減される。また、安定通信領域Ｆ１の車線方向奥側の境界と、第２レーザスキャナ１１１ｂによって車両Ａの退出判定がなされる端部Ｘ２との空間的なずれが低減される。

また、本実施形態に係る料金収受システム１は、上述の路側アンテナ１１と、レーザスキャナが投光する検出光（第１検出光Ｐ１、第２検出光Ｐ２）による車両Ａの検出位置を計測する位置計測部１００１と、計測された検出位置に基づいて、車両Ａが規定範囲ＸＲを走行しているか否かを判定する判定部（車両進入判定部１００２、車両退出判定部１００３）と、車両Ａが規定範囲ＸＲを走行している間、アンテナ本体１１０から電波を発信させるアンテナ制御部１００４と、を備えている。
このようにすることで、各レーザスキャナによって検出された車両Ａの検出位置に基づいて、当該車両Ａが規定範囲ＸＲを走行しているか否かが判定されるので、走行する車両Ａに対し、適切なタイミングで電波の発信、停止の制御を行うことができる。

また、本実施形態に係る料金収受システム１は、検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ、Ｚｂ）と、予め規定された判定閾値Ｚｔｈとの対比に基づいて、車両Ａが規定範囲ＸＲを走行中であるか否かを判定する。
このようにすることで、検出された車両Ａの高さが判定閾値Ｚｔｈ以上（未満）となったか否かの判定結果に基づいて、車両Ａの進入、退出が判断されるので、鳥や虫、ゴミ等に起因する、車両Ａの進入、退出の誤検知を抑制することができる。

以上より、第１の実施形態に係る路側アンテナ１１によれば、走行する車両に対し、適切なタイミングで電波の発信、停止の制御を行うことができる。

なお、第１の実施形態に係る路側アンテナ１１は、第１レーザスキャナ１１１ａと、第２レーザスキャナ１１１ｂと、の２つを備えている態様としたが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。例えば、他の実施形態に係る路側アンテナ１１は、第１レーザスキャナ１１１ａ、及び、第２レーザスキャナ１１１ｂの何れか一方のみが取り付けられた態様としてもよい。
例えば、路側アンテナ１１が第１レーザスキャナ１１１ａのみを具備する態様であっても、少なくとも、第１検出光Ｐ１により、車両Ａの規定範囲ＸＲへの進入を、過不足のない適切なタイミングで検知することができる。また、路側アンテナ１１が第２レーザスキャナ１１１ｂのみを具備する態様であっても、少なくとも、第２検出光Ｐ２により、車両Ａの規定範囲ＸＲからの退出を、過不足のない適切なタイミングで検知することができる。

また、料金収受システムの実際の運用では、車種判別処理（車軸数検知）や課金額の提示等の目的で、アイランド上に種々の装置、センサ等が設置される場合がある。そうすると、特に、アイランド長が短いショートアイランドの料金所では、アイランド上における装置、センサ等を設置可能な面積が制約されることにより、料金収受システムの構築が物理的に困難となるケースが想定される。
他方、第１の実施形態に係る路側アンテナ１１によれば、規定範囲ＸＲに対する車両の進入、退出を検知するための車両検知手段（第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂ）が、アンテナ本体１１０とともに車線Ｌの上空に配置される。したがって、車両検知手段をアイランドＩ上に設置しなくともよくなるため、アイランドＩ上における装置の設置数を低減することができる。

（路側アンテナの設置方法）
図８は、第１の実施形態に係る路側アンテナの設置方法を示す図である。
次に、第１の実施形態に係る路側アンテナの設置方法の流れについて、図８を参照しながら説明する。

新たな料金収受システム１の設置に際し、施工担当者は、アンテナ本体１１０に第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂが取り付けられてなる路側アンテナ１１を用意する（ステップＳ１１）。
ここで、アンテナ本体１１０に対する第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂの取り付け角度（θ−θａ、θｂ−θ）（図４参照）は、安定通信領域Ｆ１についての事前の実測結果、シミュレーション結果等に基づいて、適切に調整されているものとする。

次に、施工担当者は、路側アンテナ１１を設置しようとする車線Ｌ上に、当該路側アンテナ１１と無線通信を行うべき範囲（規定範囲ＸＲ）の端部Ｘ１、Ｘ２を規定する（ステップＳ１２）。

次に、施工担当者は、第１レーザスキャナ１１１ａから投光される第１検出光Ｐ１が端部Ｘ１を車線幅方向に走査し、かつ、第２レーザスキャナ１１１ｂから投光される第２検出光Ｐ２が端部Ｘ２を車線幅方向に走査するように、路側アンテナ１１の設置位置、設置角度を調整しながら設置する（ステップＳ１３）。

ここで、一般的な路側アンテナの施工担当者は、通常、電磁界センサ等を用いて電波強度を確認しながら、規定した全範囲（規定範囲ＸＲの全範囲）が安定通信領域Ｆ１に含まれるように路側アンテナを設置する。しかしながら、上述したように、電波の特性上、安定通信領域Ｆ１と不安定通信領域Ｆ２との境界は曖昧であり、環境条件によって変動し得るため、設置位置、設置角度の調整には多大な労力を要する。
他方、路側アンテナ１１を上述したような手順（ステップＳ１１〜ステップＳ１３）で設置することで、施工担当者は、各レーザスキャナから投光、走査される検出光の位置合わせをしながら設置位置、設置角度の調整を行う。これにより、設置位置、設置角度の調整に要する労力を大幅に低減することができる。
特に、路側アンテナの施工担当者は、第１検出光Ｐ１と規定範囲ＸＲの車線方向手前側の端部Ｘ１との位置合わせ、及び、第２検出光Ｐ２と規定範囲ＸＲの車線方向奥側の端部Ｘ２との位置合わせを一度に行うことができる。これにより、路側アンテナ１１の設置位置、設置角度の調整に要する労力を一層低減することができる。

なお、図８に示した路側アンテナの設置方法は、第１検出光Ｐ１が端部Ｘ１を走査し、かつ、第２検出光Ｐ２が端部Ｘ２を走査するように、路側アンテナ１１の設置位置、設置角度を調整しながら設置するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態においては、ステップＳ１２で端部Ｘ１のみを規定し、ステップＳ１３で第１検出光Ｐ１が端部Ｘ１を走査するように設置することで、第２検出光Ｐ２が成り行きで走査する車線Ｌ上の位置を“端部Ｘ２”として規定する態様であってもよい。
このようにすることで、車線Ｌに対する路側アンテナ１１の設置位置、設置角度の調整に要する負担を一層軽減することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る料金収受システムについて、図９〜図１２を参照しながら説明する。なお、第２の実施形態に係る料金収受システム及び路側アンテナの構成については第１の実施形態（図１〜図４）と同様であるため、図示を省略する。

第２の実施形態に係る車線制御装置１０の機能構成は、第１の実施形態（図５）と同様である。
ただし、第２の実施形態に係る車両進入判定部１００２は、位置計測部１００１から、第１検出光Ｐ１を通じて特定された車両Ａの検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を取得する。そして、車両進入判定部１００２は、当該検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ）が予め規定された進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する。ここで、「進入用判定閾値Ｚｔｈ１」は、第１の実施形態における判定閾値Ｚｔｈと同じ判定閾値であって、車線Ｌを走行する主要な車両のフロントガラス下端相当の高さとして、例えば、路面上７０ｃｍ〜１００ｃｍの高さ程度に規定される。
また、第２の実施形態に係る車両退出判定部１００３は、位置計測部１００１から、第２検出光Ｐ２を通じて特定された車両Ａの検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を取得する。そして、車両退出判定部１００３は、当該検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚｂ）が退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲから退出したと判定する。ここで、本実施形態に係る車両退出判定部１００３は、「退出用判定閾値Ｚｔｈ２」を、第１検出光Ｐ１を通じて取得された車両Ａの検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ）のうち、最大の高さ（最大値Ｚｍ）に基づいて決定する。より具体的には、車両退出判定部１００３は、最大値Ｚｍから所定のオフセット値ΔＺを差し引いた高さを退出用判定閾値Ｚｔｈ２とする。

（車線制御装置の処理フロー）
図９は、第２の実施形態に係る車線制御装置の処理フローを示す図である。
また、図１０は、第２の実施形態に係る車線制御装置の処理を説明するための図である。
以下、図９及び図１０を参照しながら、第２の実施形態に係る車線制御装置１０が行う処理の流れについて説明する。

図９に示す処理フローは、稼働中の車線Ｌにおいて、車線制御装置１０によって繰り返し実行される。
車線制御装置１０の位置計測部１００１は、第１の実施形態と同様に、第１レーザスキャナ１１１ａ、第２レーザスキャナ１１１ｂの各々において検出光の走査が行われる度に、１回の走査で複数方位に投光した検出光それぞれによる複数の検出結果（走査角度φ、時間差Δｔ）を取得する。そして、位置計測部１００１は、１回の走査が完了する度に、取得した検出結果の各々に対応する複数の検出位置（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）を特定する。

車線制御装置１０の車両進入判定部１００２は、第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が、進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上の高さとなっているか否かを判定する（ステップＳ２１）。
第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上の高さとなっていない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、車両進入判定部１００２は、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したとは判定しない。この場合、車両進入判定部１００２は、ステップＳ２１の判定処理を繰り返し行う。

第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上の高さとなっている場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、車両進入判定部１００２は、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する。この場合、アンテナ制御部１００４は、路側アンテナ１１（アンテナ本体１１０）に対し、電波発信の指令信号を出力する。これにより、路側アンテナ１１から電波の発信が開始される（ステップＳ２２）。

次に、車線制御装置１０の車両退出判定部１００３は、位置計測部１００１を通じて、第１レーザスキャナ１１１ａの第１検出光Ｐ１によって計測された検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を取得しながら、現時点における高さ（Ｚ軸成分Ｚａ）の最大値Ｚｍを特定する（ステップＳ２３）。
更に、車両退出判定部１００３は、ステップＳ２３で特定した検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）の高さの最大値Ｚｍから所定のオフセット値ΔＺを差し引いた値を退出用判定閾値Ｚｔｈ２として決定する（ステップＳ２４）。
そして、車両退出判定部１００３は、第２検出光Ｐ２による所定数以上の検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が、ステップＳ２４で決定した退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上の高さとなっているか否かを判定する（ステップＳ２５）。
第２検出光Ｐ２による所定数以上の検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上の高さとなっていない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、車両退出判定部１００３は、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を繰り返す。他方、第２検出光Ｐ２による所定数以上の検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）が退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上の高さとなっている場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、車両退出判定部１００３は、車両Ａが規定範囲ＸＲを退出したと判定する。この場合、アンテナ制御部１００４は、路側アンテナ１１（アンテナ本体１１０）に対し、電波停止の指令信号を出力する。これにより、路側アンテナ１１から発信されていた電波が停止される（ステップＳ２６）。

ここで、図１０を参照しながら、上述したステップＳ２１〜Ｓ２６の処理について詳細に説明する。

図１０は、縦軸を各検出光による検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ，Ｚｂ）とし、横軸を時刻とするグラフである。車両Ａが車線Ｌを走行した場合、図１０に示すように、第１検出光Ｐ１による車両Ａの検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ）の時系列（第１時系列情報Ｕ１）と、第２検出光Ｐ２による車両Ａの検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚｂ）の時系列（第２時系列情報Ｕ２）と、が得られる。

車両Ａが車線Ｌに進入すると、まず、時刻ｔ０で、第１検出光Ｐ１が車両Ａの車頭を検出する（第１時系列情報Ｕ１参照）。この時点では、検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ）は進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上となっていないので（ステップＳ２１：ＮＯ）、路側アンテナ１１から電波は発信されない。
その後、車両Ａが更に車線方向奥側（＋Ｘ方向側）に走行し、時刻ｔ１で検出位置の高さが進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上となると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、路側アンテナ１１から電波が発信される（ステップＳ２２）。

また、第１時系列情報Ｕ１によれば、更なる車両Ａの走行に伴い、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚａ）が単調増加した後、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて当該検出位置の高さが単調減少している。時刻ｔ１〜ｔ３の間、車両退出判定部１００３は、ステップＳ２３〜Ｓ２４を繰り返し実行する中で、時刻ｔ２で検出した検出位置の高さの最大値Ｚｍを特定し（ステップＳ２３）、当該最大値Ｚｍから所定のオフセット値ΔＺを差し引くことで退出用判定閾値Ｚｔｈ２を決定する（ステップＳ２４）。

その後、車両Ａが更に走行を続けることで、時刻ｔ４で、第２検出光Ｐ２が車両Ａの車頭を検出する（第２時系列情報Ｕ２参照）。この時点では、検出位置の高さ（Ｚ軸成分Ｚｂ）は、時刻ｔ２（ステップＳ２４）で決定された退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上となっていないので（ステップＳ２５：ＮＯ）、路側アンテナ１１から発信されている電波は停止されない。
その後、車両Ａが更に車線方向奥側（＋Ｘ方向側）に走行し、時刻ｔ５で検出位置の高さが退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上となると（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、路側アンテナ１１から発信されていた電波が停止される（ステップＳ２６）。

（作用・効果）
以上の通り、第２の実施形態に係る車線制御装置１０は、規定範囲ＸＲの車線方向手前側の端部Ｘ１に投光される第１検出光Ｐ１を通じて車両Ａの検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を取得するとともに、当該検出位置の高さ（Ｚａ）が予め規定された進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する。
また、車線制御装置１０は、規定範囲ＸＲの車線方向奥側の端部Ｘ２に投光される第２検出光Ｐ２を通じて車両Ａの検出位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を取得するとともに、当該検出位置の高さ（Ｚｂ）が退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲから退出したと判定する。ここで、車線制御装置１０は、退出用判定閾値Ｚｔｈ２を、第１検出光Ｐ１を通じて取得された車両Ａの検出位置の高さ（Ｚａ）のうち、最大の高さＺｍに基づいて決定する。

図１１、図１２は、それぞれ、第１の実施形態に係る路側アンテナによる作用、効果を説明するための第１の図、第２の図である。
図１１は、普通車である車両Ａが車線Ｌを走行する例を示しており、図１２は、大型車（観光バス）である車両Ｂが車線Ｌを走行する例を示している。
以下、上記特徴を有する車線制御装置１０による作用、効果について、図１１、図１２を参照しながら説明する。

上記特徴を有する車線制御装置１０は、普通車である車両Ａが図１１に示す位置α１に到達したタイミングで車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する（図９のステップＳ２１：ＹＥＳ）。即ち、車線Ｌを走行する車両Ａが位置α１に到達したタイミングで、第１検出光Ｐ１による検出位置Ｑ１の高さが進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上となり、路側アンテナ１１から電波の発信が開始される（図９のステップＳ２２）。そうすると、車両Ａのフロントガラス下端周辺に設置される車載器が、ちょうど安定通信領域Ｆ１内に入るタイミングで電波が発信されることになる（図１１参照）。
同様に、車線制御装置１０は、車両Ａが図１１に示す位置α２’に到達したタイミングで車両Ａが規定範囲ＸＲから退出したと判定する（図９のステップＳ２５：ＹＥＳ）。即ち、車線Ｌを走行する車両Ａが位置α２’に到達したタイミングで、第２検出光Ｐ２による検出位置Ｑ２の高さが退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上となり、路側アンテナ１１から発信されていた電波が停止される（図９のステップＳ２６）。ここで、退出用判定閾値Ｚｔｈ２は、第１検出光Ｐ１を通じて取得された最大の高さ（最大値Ｚｍ）から所定のオフセット値ΔＺを差し引いた高さとされている。これにより、退出用判定閾値Ｚｔｈ２が、車線Ｌを走行する主要な車両のフロントガラス上端相当の高さとなる。したがって、車両Ａのフロントガラス上端が、ちょうど安定通信領域Ｆ１から出ていくタイミングで電波が停止されることになる（図１１参照）。

また、上記特徴を有する車線制御装置１０は、大型車である車両Ｂが図１２に示す位置β１に到達したタイミングで車両Ｂが規定範囲ＸＲに進入したと判定する（図９のステップＳ２１：ＹＥＳ）。そうすると、大型車である車両Ｂのフロントガラス下端周辺に設置される車載器が、ちょうど安定通信領域Ｆ１内に入るタイミングで電波が発信されることになる（図１２参照）。
同様に、車線制御装置１０は、車両Ｂが図１２に示す位置β２に到達したタイミングで車両Ｂが規定範囲ＸＲから退出したと判定する（図９のステップＳ２５：ＹＥＳ）。即ち、車線Ｌを走行する車両Ｂが位置β２に到達したタイミングで、第２検出光Ｐ２による検出位置Ｑ２の高さが退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上となり、路側アンテナ１１から発信されていた電波が停止される（図９のステップＳ２６）。これにより、大型車両（車両Ｂ）の場合であっても、フロントガラス上端が、ちょうど安定通信領域Ｆ１から出ていくタイミングで電波が停止されることになる（図１２参照）。

なお、車両退出判定部１００３は、退出用判定閾値Ｚｔｈ２を決定する際に、第１検出光Ｐ１による検出位置を、走行する車両の車体全体に渡って取得する必要はない。例えば、図１２に示す例では、第１検出光Ｐ１は、車両Ｂの車体のうち、車頭付近の一部（検出位置Ｑ１から検出位置Ｑ１’まで）の範囲しか検出していない。このように、走行する車両の車長が大きい場合は、車両退出判定部１００３は、当該車両の車頭付近の一部の範囲について検出された検出位置の中から特定された最大の高さ（最大値Ｚｍ）に基づいて、退出用判定閾値Ｚｔｈ２を決定する。

このように、第２の実施形態に係る車線制御装置１０によれば、第２検出光Ｐ２により、走行する車両Ａ（車両Ｂ）の車高に応じた所定の高さ（退出用判定閾値Ｚｔｈ２）が検出された場合に電波の発信が停止される。
ここで、車両に搭載される車載器のアンテナは、通常、フロントガラス（車両の車頭近傍）の何処かに取り付けられている。また、車両の一般的な車体形状によれば、車両の最大車高が検出された場合には、既に、車両のフロントガラスが通過したと判断できる。したがって、上記のような特徴を有することで、車両のフロントガラスが安定通信領域Ｆ１内に属している時間に合わせて、一層、過不足のない適切なタイミングで電波を発信することができる。
特に、車長が大きい車両（車両Ｂ）の場合、規定範囲ＸＲに対する車両の車尾抜けを待つことなく電波を停止することができる。

また、第２の実施形態に係る車線制御装置１０は、最大の高さ（最大値Ｚｍ）から所定のオフセット値ΔＺを差し引いた高さを退出用判定閾値Ｚｔｈ２とする。
このようにすることで、オフセット値ΔＺに基づいて、退出用判定閾値Ｚｔｈ２を、フロントガラス上端相当の高さとすることができる。したがって、走行する車両（車両Ａ、車両Ｂ）のフロントガラスが安定通信領域Ｆ１内に属している時間に合わせて、一層、過不足のない適切なタイミングで電波を発信することができる。

また、第２の実施形態において、進入用判定閾値Ｚｔｈ１は、車線Ｌを走行する車両Ａ、Ｂのフロントガラス下端相当の高さとして予め規定されている。
このようにすることで、進入用判定閾値Ｚｔｈ１を、フロントガラス下端相当の高さとすることができる。したがって、走行する車両（車両Ａ、車両Ｂ）のフロントガラスが安定通信領域Ｆ１内に属している時間に合わせて、一層、過不足のない適切なタイミングで電波を発信することができる。

以上より、第２の実施形態に係る車線制御装置１０によれば、走行する車両に対し、適切なタイミングで電波の発信、停止の制御を行うことができる。

＜第２の実施形態の変形例＞
次に、第２の実施形態の変形例に係る料金収受システムについて、図１３を参照しながら説明する。

第２の実施形態の変形例に係る料金収受システム１は、第１レーザスキャナ１１１ａ及び第２レーザスキャナ１１１ｂを具備しない代わりに、アイランド上に設置された第１車両検知器１１１ａ’及び第２車両検知器１１１ｂ’を備えている。

第１車両検知器１１１ａ’、第２車両検知器１１１ｂ’は、アイランドＩ上に設置された透過型車両検知器である。第１車両検知器１１１ａ’及び第２車両検知器１１１ｂ’は、一般に良く知られている透過型の車両検知器であって、高さ方向に延びる筐体を有するとともに、当該筐体において、投光部及び受光部が高さ方向に複数配列されてなる。透過型である第１車両検知器１１１ａ’、第２車両検知器１１１ｂ’は、投光部と受光部とが車線Ｌを挟んで対向するように設置される。一方のアイランドＩに設置された受光部は、他方のアイランドＩに設置された投光部から投光された検出光そのもの（透過光）を検出する。
第１車両検知器１１１ａ’は、車線方向（±Ｘ方向）における端部Ｘ１に設置され、高さ方向（±Ｚ方向）に配列された複数の第１検出光Ｐ１’を車線幅方向（＋Ｙ方向）に投光する。
同様に、第２車両検知器１１１ｂ’は、車線方向（±Ｘ方向）における端部Ｘ２に設置され、高さ方向（±Ｚ方向）に配列された複数の第２検出光Ｐ２’を車線幅方向（＋Ｙ方向）に投光する。

第２の実施形態の変形例に係る車線制御装置１０の処理は、第２の実施形態に係る車線制御装置１０（図９に示す処理フロー）と同様であり、具体的には、以下の通りである。

第２の実施形態の変形例に係る車線制御装置１０（車両進入判定部１００２）は、第１検出光Ｐ１’による車両Ａの検出位置Ｑ１’の高さが進入用判定閾値Ｚｔｈ１以上となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定する（図９のステップＳ２１：ＹＥＳ）。これにより、車線制御装置１０は、路側アンテナ１１から電波の発信を開始する（図９のステップＳ２２）。
車線制御装置１０（車両退出判定部１００３）は、車両Ａの走行に伴い、第１検出光Ｐ１’による車両Ａの検出位置Ｑ１’の高さの最大値Ｚｍを取得するとともに（図９のステップＳ２３）、当該最大値Ｚｍから所定のオフセット値ΔＺを差し引くことで退出用判定閾値Ｚｔｈ２を決定する（図９のステップＳ２４）。
そして、車線制御装置１０（車両退出判定部１００３）は、第２検出光Ｐ２’による車両Ａの検出位置Ｑ２’の高さが、上記のように決定された退出用判定閾値Ｚｔｈ２以上となった場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲから退出したと判定する（図９のステップＳ２５：ＹＥＳ）。これにより、車線制御装置１０は、路側アンテナ１１から電波の発信を停止する（図９のステップＳ２６）。

以上のように、第２の実施形態の変形例に係る車線制御装置１０のように、一般によく知られる車両検知器（第１車両検知器１１１ａ’、第２車両検知器１１１ｂ’）を用いた態様であっても、第２の実施形態と同様の処理フローに基づいて、走行する車両に対し、適切なタイミングで電波の発信、停止の制御を行うことができる。

即ち、第２の実施形態及びその変形例に係る料金収受システム１は、規定範囲ＸＲの車線方向手前側の端部Ｘ１に投光される検出光（第１検出光Ｐ１、Ｐ１’）に関する投光部及び受光部を有する第１の車両検知手段（第１レーザスキャナ１１１ａ、第１車両検知器１１１ａ’）を備える。また、料金収受システム１は、規定範囲ＸＲの車線方向奥側の端部Ｘ２に投光される検出光（第２検出光Ｐ２、Ｐ２’）に関する投光部及び受光部を有する第２の車両検知手段（第２レーザスキャナ１１１ｂ、第２車両検知器１１１ｂ’）と、を備える。
「第１の車両検知手段」の具体的態様は、第１レーザスキャナ１１１ａ、第１車両検知器１１１ａ’に限定されることはなく、例えば、反射型の車両検知器であってもよいし、アイランドＩ上に設置されたレーザスキャナであってもよい。
「第２の車両検知手段」の具体的態様についても、同様である。

（その他の変形例）
以上、第１、第２の実施形態（及びその変形例）に係る料金収受システム１について説明したが、上述の各実施形態に係る料金収受システム１の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。

例えば、上述の各実施形態においては、第１検出光Ｐ１（Ｐ１’）による検出位置の高さの最大値Ｚｍから所定のオフセット値ΔＺを差し引いた値を、フロントガラス上端相当の高さとみなして退出用判定閾値Ｚｔｈ２を決定するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
即ち、他の実施形態に係る車線制御装置１０は、例えば、単に、第１検出光Ｐ１（Ｐ１’）による検出位置の高さの最大値Ｚｍそのものをフロントガラス上端相当の高さとみなして、退出用判定閾値Ｚｔｈ２としてもよい。このような態様であっても、走行する車両に対し、適切なタイミングで電波の発信、停止の制御を行うことができる。

また、第１、第２の実施形態（及びその変形例）に係る車線制御装置１０の車両進入判定部１００２は、第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が判定閾値Ｚｔｈ（Ｚｔｈ１）以上の高さとなっている場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定するものとして説明した。しかし、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態に係る車両進入判定部１００２は、第１検出光Ｐ１による所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が、判定閾値Ｚｔｈ（Ｚｔｈ１）以上、かつ、所定の上限値Ｚｔｈ＿ｍａｘ以下の範囲に属する場合に、車両Ａが規定範囲ＸＲに進入したと判定するようにしてもよい。ここで、上限値Ｚｔｈ＿ｍａｘは、判定閾値Ｚｔｈ（Ｚｔｈ１）よりも大きい値として規定される。
例えば、飛来物（鳥、紙片など）が第１レーザスキャナ１１１ａの下方を、極めて狭い間隔で通過した場合について説明する。この場合、飛来物（鳥、紙片など）と第１レーザスキャナ１１１ａとの間隔が狭いため、１回の走査で第１レーザスキャナ１１１ａから投光される複数の検出光のうち、当該飛来物に照射される検出光の数が多くなる。そうすると、第１、第２の実施形態（及びその変形例）の場合、所定数以上の検出位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）が判定閾値Ｚｔｈ（Ｚｔｈ１）以上の高さとなる条件を満たすこととなり、進入の誤検知が発生し得る。
そこで、上述したように、車両Ａの進入検知処理において上限値Ｚｔｈ＿ｍａｘを規定し、当該上限値Ｚｔｈ＿ｍａｘ以下となる検出位置のみを有効とすることで、鳥等の飛来物に起因する進入の誤検知を抑制することができる。
なお、上記他の実施形態に係る進入検知処理の態様（上限値Ｚｔｈ＿ｍａｘ以下となる検出位置のみを有効とすること）は、第２レーザスキャナ１１１ｂの第２検出光Ｐ２による退出検知処理についても適用可能である。

なお、上述の各実施形態においては、上述した車線制御装置１０の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、車線制御装置１０は、それぞれの機能を全て具備する１台のコンピュータで構成されていても良いし、その機能の一部ずつを具備し、互いに通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。

以上のとおり、本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、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を意図していない。これらの実施形態は、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、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、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。

１ 料金収受システム（無線通信システム）
１０ 車線制御装置
１００ ＣＰＵ
１００１ 位置計測部
１００２ 車両進入判定部
１００３ 車両退出判定部
１００４ アンテナ制御部
１０１ 接続インタフェース
１１ 路側アンテナ
１１０ アンテナ本体
１１１ａ 第１レーザスキャナ（第１の車両検知手段）
１１１ｂ 第２レーザスキャナ（第２の車両検知手段）
１１１ａ’ 第１車両検知器（第１の車両検知手段）
１１１ｂ’ 第２車両検知器（第２の車両検知手段）

Claims (6)

1. 路側アンテナを通じて、車線上に規定される規定範囲を走行中の車両と無線通信を行う車線制御装置であって、
   前記規定範囲の車線方向手前側の端部に投光される第１検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが予め規定された進入用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定する車両進入判定部と、
   前記規定範囲の車線方向奥側の端部に投光される第２検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが退出用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲から退出したと判定する車両退出判定部と、
   前記車両が前記規定範囲に進入したと判定されてから退出したと判定されるまでの間、前記路側アンテナから電波を発信させるアンテナ制御部と、
   を備え、
   前記車両退出判定部は、前記退出用判定閾値を、前記第１検出光を通じて取得された前記車両の検出位置の高さのうち、最大の高さに基づいて決定する
   車線制御装置。
2. 前記車両退出判定部は、前記最大の高さから所定のオフセット値を差し引いた高さを前記退出用判定閾値とする
   請求項１に記載の車線制御装置。
3. 前記進入用判定閾値は、前記車線を走行する車両のフロントガラス下端相当の高さとして予め規定されている
   請求項１に記載の車線制御装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車線制御装置と、
   前記第１検出光に関する投光部及び受光部を有する第１の車両検知手段と、
   前記第２検出光に関する投光部及び受光部を有する第２の車両検知手段と、
   前記路側アンテナと、
   を備える無線通信システム。
5. 路側アンテナを通じて、車線上に規定される規定範囲を走行中の車両と無線通信を行う方法であって、
   前記規定範囲の車線方向手前側の端部に投光される第１検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが予め規定された進入用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定する車両進入判定ステップと、
   前記規定範囲の車線方向奥側の端部に投光される第２検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが退出用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲から退出したと判定する車両退出判定ステップと、
   前記車両が前記規定範囲に進入したと判定されてから退出したと判定されるまでの間、前記路側アンテナから電波を発信させるアンテナ制御ステップと、
   を有し、
   前記車両退出判定ステップでは、前記退出用判定閾値を、前記第１検出光を通じて取得された前記車両の検出位置の高さのうち、最大の高さに基づいて決定する
   無線通信方法。
6. 路側アンテナを通じて、車線上に規定される規定範囲を走行中の車両と無線通信を行う車線制御装置のコンピュータを、
   前記規定範囲の車線方向手前側の端部に投光される第１検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが予め規定された進入用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲に進入したと判定する車両進入判定部、
   前記規定範囲の車線方向奥側の端部に投光される第２検出光を通じて前記車両の検出位置を取得するとともに、当該検出位置の高さが退出用判定閾値以上となった場合に、前記車両が前記規定範囲から退出したと判定する車両退出判定部、
   前記車両が前記規定範囲に進入したと判定されてから退出したと判定されるまでの間、前記路側アンテナから電波を発信させるアンテナ制御部、
   として機能させ、
   前記車両退出判定部は、前記退出用判定閾値を、前記第１検出光を通じて取得された前記車両の検出位置の高さのうち、最大の高さに基づいて決定する
   プログラム。

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