JP6991096B2 - Communication method of roadside wireless device and roadside wireless device - Google Patents
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Description
この発明は、電子料金収受システムにおける路側無線装置と車載器との通信技術に関する。 The present invention relates to a communication technique between a roadside wireless device and an on-board unit in an electronic toll collection system.
料金所及び高速道路上に電子料金収受システムの設備として路側無線装置が設置される。
路側無線装置は、車両に搭載されている車載器とDSRC(Dedicated Short Range Communications)通信を行い、課金処理等を実施する。路側無線装置は、道路上に通信領域を形成し、車載器から受信した電波の受信電力強度値(RSSI)が閾値を超えた場合、通信領域内に車両が進入したと判定し、DSRC通信を行う。
Roadside wireless devices will be installed on tollhouses and highways as equipment for electronic toll collection systems.
The roadside wireless device performs DSRC (Dedicated Short Range Communications) communication with the on-board unit mounted on the vehicle, and performs billing processing and the like. The roadside radio device forms a communication area on the road, and when the received power intensity value (RSSI) of the radio wave received from the on-board unit exceeds the threshold value, it determines that the vehicle has entered the communication area and performs DSRC communication. conduct.
従来の路側無線装置は屋外での通信設備であるため、車載器から送信された電波が構造物又は車両といった物体に反射してマルチパス波が発生する。そして、従来の路側無線装置は、マルチパス波が影響して通信対象ではない車載器と通信を行い、誤課金してしまう場合がある。この事象を軽減するため、電波吸収帯を設置し反射を軽減できる様に運用している場所でも、この事象が発生してしまうことがある。
この発明は、通信対象ではない車載器と通信が行われる可能性を低くすることを目的とする。
Since the conventional roadside radio device is an outdoor communication facility, the radio wave transmitted from the on-board unit is reflected by an object such as a structure or a vehicle to generate a multipath wave. Then, the conventional roadside wireless device may communicate with an in-vehicle device that is not a communication target due to the influence of the multipath wave, resulting in erroneous charging. In order to mitigate this event, this event may occur even in a place where a radio wave absorption band is installed and operated so that reflection can be reduced.
An object of the present invention is to reduce the possibility of communication with an in-vehicle device that is not a communication target.
この発明に係る路側無線装置は、
電子料金収受システムにおける路側無線装置であり、
車載器から受信した電波の到来角を計算する計算部と、
前記計算部によって計算された前記到来角が通信領域内を示す角度であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって前記到来角が前記通信領域内を示す角度であると判定された場合に、前記車載器との通信を行う通信部と
を備える。
The roadside wireless device according to the present invention is
It is a roadside wireless device in the electronic toll collection system.
A calculation unit that calculates the arrival angle of radio waves received from the in-vehicle device,
A determination unit for determining whether or not the arrival angle calculated by the calculation unit is an angle indicating the inside of the communication area, and a determination unit.
When the determination unit determines that the arrival angle is an angle indicating the inside of the communication area, the determination unit includes a communication unit that communicates with the vehicle-mounted device.
この発明では、車載器から受信した電波の到来角が通信領域内を示す角度である場合に、車載器との通信を行う。これにより、通信対象ではない車載器と通信が行われる可能性を低くすることができる。 In the present invention, when the arrival angle of the radio wave received from the vehicle-mounted device is an angle indicating the inside of the communication area, communication with the vehicle-mounted device is performed. As a result, it is possible to reduce the possibility of communication with the in-vehicle device that is not the communication target.
実施の形態1.
***構成の説明***
図1を参照して、実施の形態1に係る路側無線装置10の構成を説明する。
路側無線装置10は、料金所又は高速道路上に設置される電子料金収受システムの設備である。
*** Explanation of configuration ***
The configuration of the roadside
The
路側無線装置10は、主アンテナ11と、通信部12と、測角アンテナ13と、測角計算部14とを備える。通信部12は、主送信部121と、主受信部122と、共用部123とを備える。測角計算部14は、測角受信部141と、計算部142と、判定部143とを備える。
The roadside
通信部12及び測角計算部14の機能は、ソフトウェア又はハードウェアによって実現される。
機能がソフトウェアによって実現される場合には、路側無線装置10はプロセッサとメモリとを備える。プロセッサは、プロセッシングを行うIC(Integrated Circuit)であり、CPU(Central Processing Unit)が想定される。メモリは、ROM(Read Only Memory)又はメモリカードが想定される。そして、機能を実現するためのプログラムがメモリに記憶され、プログラムがプロセッサにより読み込まれ実行される。これにより、機能が実現される。
機能がハードウェアによって実現される場合には、路側無線装置10は機能を実現するための電子回路を備える。電子回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックIC、GA(Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、又は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)が想定される。
The functions of the
If the function is realized by software, the
When the function is realized by hardware, the
***動作の説明***
図2及び図3を参照して、実施の形態1に係る路側無線装置10の動作を説明する。
実施の形態1に係る路側無線装置10の動作は、実施の形態1に係る路側無線装置10の通信方法に相当する。また、実施の形態1に係る路側無線装置10の動作は、実施の形態1に係る路側無線装置10の通信プログラムの処理に相当する。
*** Explanation of operation ***
The operation of the roadside
The operation of the roadside
(ステップS11:事前通信処理)
通信部12の主送信部121は、共用部123及び主アンテナ11を介して、車両に搭載された車載器20にFCMC(Frame Control Message Channel)と呼ばれる信号を一定間隔毎に送信する。
車載器20はFCMCを受信すると、ACTC(ACTivation Channel)と呼ばれる信号を路側無線装置10に送信する。すると、通信部12の主受信部122は、主アンテナ11及び共用部123を介して、ACTCを受信する。また、測角計算部14の測角受信部141は、測角アンテナ13を介して、ACTCを受信する。
(Step S11: Pre-communication processing)
The
When the vehicle-mounted device 20 receives the FCMC, it transmits a signal called ACTC (ACTVation Channel) to the roadside
(ステップS12:LID抽出処理)
測角計算部14の計算部142は、ステップS11で測角受信部141によって受信されたACTCからLID(車載器固有情報)を抽出する。また、計算部142は、ステップS11で主受信部122によって受信されたACTCから抽出されたLIDを取得する。
(Step S12: LID extraction process)
The
(ステップS13:LID判定処理)
測角計算部14の計算部142は、ステップS12で測角受信部141によって受信されたACTCから抽出されたLIDと、ステップS12で取得された、主受信部122によって受信されたACTCから抽出されたLIDとが一致するか否かを判定する。
計算部142は、一致する場合には、処理をステップS14に進める。一方、計算部142は、一致しない場合には、追尾回数に0を設定した上で処理をステップS11に戻す。
(Step S13: LID determination process)
The
If they match, the
(ステップS14:到来角計算処理)
測角計算部14の計算部142は、ステップS11で測角受信部141によって受信されたACTCの電波の到来角を計算する。電波の到来角の計算方法は後述する。
(Step S14: Arrival angle calculation process)
The
(ステップS15:到来角判定処理)
測角計算部14の判定部143は、ステップS14で計算された到来角が通信領域内を示す角度であるか否かを判定する。具体的には、図3に示すように、判定部143は、電波の到来角の水平面角度及び垂直面角度が、事前に設定された通信領域30の範囲内を示す角度であるか否かを判定する。通信領域30は、白線に挟まれた車線内の一部の領域等が設定される。
(Step S15: Arrival angle determination process)
The
測角計算部14の判定部143は、到来角が通信領域内を示す角度でない場合には、処理をステップS16に進める。
一方、判定部143は、到来角が通信領域内を示す角度である場合には、追尾回数に1加算した上で、追尾回数が基準回数と等しいか否かを判定する。判定部143は、追尾回数が基準回数と等しい場合には、処理をステップS17に進める。一方、判定部143は、追尾回数が基準回数と等しくない場合には、処理をステップS11に戻す。
If the arrival angle is not an angle indicating the inside of the communication area, the
On the other hand, when the arrival angle is an angle indicating the inside of the communication area, the
(ステップS16:BST破棄処理)
測角計算部14の判定部143は、料金計算等を行う制御装置にNGLID情報を送信して、BST(Beacon Service Tabel)割付を破棄させる。そして、判定部143は、追尾回数に0を設定した上で処理をステップS11に戻す。
(Step S16: BST discard process)
The
(ステップS17:通信処理)
通信部12の主送信部121は、BSTと呼ばれる路側無線装置10が提供するサービス情報を車載器20に送信する。車載器20はBSTを受信すると、VST(Vehicle Service Tabel)と呼ばれる、移動局の初期設定情報を路側無線装置10に送信する。
(Step S17: Communication processing)
The
つまり、図3に示すように、計算部142は、車載器20から繰り返し受信した各電波の到来角を計算し、判定部143は、各電波について到来角が通信領域30内を示す角度であるか否かを判定する。そして、通信部12は、基準回数連続して車載器20から受信した電波についての到来角が全て通信領域30内を示す角度であると判定された場合に、車載器20との通信を行う
That is, as shown in FIG. 3, the
図4及び図5を参照して、図2のステップS14における電波の到来角の計算方法を説明する。
図4に示すように、実施の形態1では、測角アンテナ13は、縦横に8素子ずつ、合計64個の素子が並べられたアレーアンテナである。測角アンテナ13は、64個の素子それぞれにより電波を受信する。計算部142は、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)法を用いて、電波の到来角を計算する。
具体例としては、図4に示すように、計算部142は、64個の素子のうちの縦横に2素子ずつ並んだ4個の素子を用いる。計算部142は、4個の素子を、縦に2個の素子が並んだサブアレー#1及びサブアレー#2として扱うとともに、横に2個の素子が並んだサブアレー#3及びサブアレー#4として扱う。計算部142は、サブアレー#1及びサブアレー#2を用いて、ESPRIT法により水平方向の到来角を計算する。また、計算部142は、サブアレー#3とサブアレー#4を用いて、ESPRIT法により垂直方向の到来角を計算する。これにより、水平方向及び垂直方向の到来角が特定され、車載器20を搭載した車両の位置を特定することができる。
A method of calculating the arrival angle of the radio wave in step S14 of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
As shown in FIG. 4, in the first embodiment, the
As a specific example, as shown in FIG. 4, the
図5を参照して、サブアレー#1及びサブアレー#2を例とした場合の到来角の計算方法を説明する。素子間の距離が2dであるとする。このとき、到来角θ1の電波Xと到来角θ2の電波Yとの2つの電波が受信されたとする。すると、電波Xについては、サブアレー#1とサブアレー#2との間には2d・sinθ1だけ伝搬経路の距離差があり、この距離差からサブアレー#1とサブアレー#2との間には位相差Φ1=exp(j2π・(2d・sinθ1)/λ)がある。同様に、電波Yについては、サブアレー#1とサブアレー#2との間には、2d・sinθ2だけ伝搬経路の距離差があり、この距離差からサブアレー#1とサブアレー#2との間には位相差Φ2=exp(j2π・(2d・sinθ2)/λ)がある。
数1に示すように行列Φを定義する。また、サブアレー#1で受信された電波の振幅及び位相を示す行列をA1とし、サブアレー#2で受信された電波の振幅及び位相を示す行列をA2とする。すると、A1=A2Φと表すことができ、A2
-1A1=Φとなる。この式から到来角θ1,θ2が計算できる。
The matrix Φ is defined as shown in
サブアレー#3及びサブアレー#4を用いた場合にも同様に到来角を計算可能である。
The arrival angle can be calculated in the same manner when the
***実施の形態1の効果***
以上のように、実施の形態1に係る路側無線装置10は、車載器20から受信した電波の到来角が通信領域30内を示す角度である場合に、車載器20との通信を行う。これにより、通信対象ではない車載器20と通信が行われることを減らすことができる。
つまり、実施の形態1に係る路側無線装置10は、車両の位置を把握することにより、マルチパスが発生する可能性がある環境下であっても、通信対象の車載器20とのみ通信を行うことが可能になる。
*** Effect of
As described above, the
That is, the
***他の構成***
<変形例1>
実施の形態1では、電波の到来角のみに基づき通信をするか否かが判定された。しかし、車載器から受信した電波の受信電力強度値が閾値よりも高いか否かも考慮して、通信をするか否かが判定されてもよい。
つまり、判定部143は、ステップS11で主受信部122によって受信された電波の受信強度が閾値より高いか否かを判定する。そして、通信部12は、受信強度が閾値より高く、かつ、基準回数連続して車載器20から受信した電波についての到来角が全て通信領域30内を示す角度であると判定された場合に、車載器20との通信を行う。
*** Other configurations ***
<
In the first embodiment, it is determined whether or not communication is performed based only on the arrival angle of the radio wave. However, it may be determined whether or not communication is performed in consideration of whether or not the received power intensity value of the radio wave received from the vehicle-mounted device is higher than the threshold value.
That is, the
10 路側無線装置、11 主アンテナ、12 通信部、121 主送信部、122 主受信部、123 共用部、13 測角アンテナ、14 測角計算部、141 測角受信部、142 計算部、143 判定部、20 車載器、30 通信領域。 10 Roadside wireless device, 11 main antenna, 12 communication unit, 121 main transmission unit, 122 main reception unit, 123 common unit, 13 angle measurement antenna, 14 angle measurement calculation unit, 141 measurement reception unit, 142 calculation unit, 143 judgment Department, 20 on-board equipment, 30 communication areas.
Claims (3)
主アンテナにより車載器に対してFCMC(Frame Control Message Channel)の信号を送信した後に前記主アンテナと測角アンテナとのそれぞれで受信されたACTC(ACTivation Channel)の電波から抽出された車載器固有情報が一致する場合に、縦方向及び横方向のそれぞれに3つ以上の素子が並べられたアレーアンテナである前記測角アンテナを構成する前記縦方向及び前記横方向のそれぞれに2つずつ並んだ4つの素子からなるサブアレーにより受信された前記電波について、前記縦方向及び前記横方向のそれぞれにおける2つの素子の間の位相差から到来角を計算する計算部と、
前記計算部によって計算された前記電波についての前記到来角が通信領域内を示す角度であるか否かを判定する判定部と、
前記FCMCを送信した後に基準回数連続して前記車載器から受信した電波についての前記到来角が前記通信領域内を示す角度であると前記判定部によって判定された場合には、前記車載器に対してBST(Beacon Service Table)を送信し、前記判定部によって前記到来角が前記通信領域内を示す角度でないと判定された場合には、前記車載器に対してBSTを送信しない通信部と
を備える路側無線装置。 It is a roadside wireless device in the electronic toll collection system.
After transmitting the FCMC (Frame Control Message Channel) signal to the in-vehicle device by the main antenna, the in-vehicle device specific information extracted from the ACTC (ACTivation Channel) radio waves received by each of the main antenna and the angle measuring antenna. 4 are arranged in each of the vertical direction and the horizontal direction constituting the angle measuring antenna, which is an array antenna in which three or more elements are arranged in each of the vertical direction and the horizontal direction. A calculation unit that calculates the arrival angle of the radio wave received by the sub-array consisting of one element from the phase difference between the two elements in each of the vertical direction and the horizontal direction .
A determination unit for determining whether or not the arrival angle of the radio wave calculated by the calculation unit is an angle indicating the inside of the communication area, and a determination unit.
When the determination unit determines that the arrival angle of the radio wave received from the vehicle-mounted device continuously for a reference number of times after transmitting the FCMC is an angle indicating the inside of the communication area, the vehicle-mounted device is determined. BST (Beacon Service Table) is transmitted, and when the determination unit determines that the arrival angle is not an angle indicating the inside of the communication area, the vehicle is provided with a communication unit that does not transmit BST to the on-board unit. Roadside radio device.
前記通信部は、前記受信強度が前記閾値より高く、かつ、前記到来角が前記通信領域内を示す角度であると判定された場合に、前記車載器との通信を行う
請求項1に記載の路側無線装置。 The determination unit determines whether or not the reception intensity of the radio wave is higher than the threshold value.
The first aspect of the present invention, wherein the communication unit communicates with the vehicle-mounted device when it is determined that the reception strength is higher than the threshold value and the arrival angle is an angle indicating the inside of the communication region. Roadside radio device.
主アンテナにより車載器に対してFCMC(Frame Control Message Channel)の信号を送信した後に前記主アンテナと測角アンテナとのそれぞれで受信されたACTC(ACTivation Channel)の電波から抽出された車載器固有情報が一致する場合に、縦方向及び横方向のそれぞれに3つ以上の素子が並べられたアレーアンテナである前記測角アンテナを構成する前記縦方向及び前記横方向のそれぞれに2つずつ並んだ4つの素子からなるサブアレーにより受信された前記電波について、前記縦方向及び前記横方向のそれぞれにおける2つの素子の間の位相差から到来角を計算し、
計算された前記電波についての前記到来角が通信領域内を示す角度であるか否かを判定し、
前記FCMCを送信した後に基準回数連続して前記車載器から受信した電波についての前記到来角が前記通信領域内を示す角度であると判定された場合には、前記車載器に対してBST(Beacon Service Tabel)を送信し、前記到来角が前記通信領域内を示す角度でないと判定された場合には、前記車載器に対してBSTを送信しない路側無線装置の通信方法。 It is a communication method of roadside wireless devices in the electronic toll collection system.
After transmitting the FCMC (Frame Control Message Channel) signal to the in-vehicle device by the main antenna, the in-vehicle device specific information extracted from the ACTC (ACTivation Channel) radio waves received by each of the main antenna and the angle measuring antenna. 4 are arranged in each of the vertical direction and the horizontal direction constituting the angle measuring antenna, which is an array antenna in which three or more elements are arranged in each of the vertical direction and the horizontal direction. For the radio wave received by the sub-array consisting of one element, the arrival angle is calculated from the phase difference between the two elements in each of the vertical direction and the horizontal direction .
It is determined whether or not the arrival angle of the calculated radio wave is an angle indicating the inside of the communication area.
When it is determined that the arrival angle of the radio wave received from the vehicle-mounted device consecutively after transmitting the FCMC is an angle indicating the inside of the communication area, BST (Beacon) is determined with respect to the vehicle-mounted device. A communication method of a roadside radio device that does not transmit BST to the on-board unit when it is determined that the arrival angle is not an angle indicating the inside of the communication area by transmitting Service Table).
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