JPH08180222A - 無線料金収受システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各アンテナユニットの通信領域を明確に分離
し、アンテナユニットと各車線を走行する車両の車載機
との通信を誤りなくできるようにする。 【構成】 車線の上方位置にある限定された通信領域を
持つ複数のアンテナユニット１１〜１３を設置し、その
通信領域内を車載機を搭載した車両が通過する際、アン
テナユニット１１〜１３と車載機との間で無線通信を行
なって通過車両に対する課金を行なう。上記アンテナユ
ニット１１〜１３は、搬送波発振器２４と、データの変
調器２５と、データ送信用アンテナ２１と、搬送波送信
用アンテ２３と、受信用アンテナ２２と、送信時にデー
タ送信と搬送波送信とを交互に切り換える送信アンテナ
切換装置２７と、隣接する他のアンテナユニットと時分
割多重接続を行なうＴＤＭＡ装置２６とを備え、上記搬
送波送信により他のアンテナユニットの通信領域を制限
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、料金所のアンテナと車
両に搭載された車載機との間で無線通信を行なって通行
料金を収受する無線料金収受システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来における有料道路の料金収受システ
ムでは、料金所で収受員が利用者から直接に現金を収受
したり、あるいは利用者に現金を自動機に投入させて料
金を収受させる方法が採用されている。このため利用者
は、料金所で一旦停止して、現金を用意する必要があっ
た。

【０００３】これに対し、料金所での料金の受け渡しの
必要のない無線料金収受システムとして、道路上に設置
したガントリに取り付けたアンテナユニットと、通過す
る車両に取り付けた車載機との間で無線通信によりか課
金処理を行なうシステムが開発されている。

【０００４】図７は、その一例を示したものである。片
側２車線４１，４２の道路にガントリ４３が跨設され、
このガントリ４３にアンテナユニット４４，４５が取り
付けられている。また、ガントリ４３には、どの車線を
車両４６が走行しているかを検出する車両検知器４８，
４９，５０が取り付けられている。上記車両４６には、
車載機４７が取り付けられている。

【０００５】上記車載機４７を取り付けた車両４６が車
線４１を走行してアンテナユニット４４の通信領域に進
入すると、アンテナユニット４４と車載機４７との間で
無線通信が行なわれ、車載機４７に所定の料金が課され
る。

【０００６】上記アンテナユニット４４，４５は、図８
に示すように構成されている。アンテナユニット４４，
４５は、送信用アンテナ５１、受信用アンテナ５２、搬
送波の発振器５３、データの変調器５４、ＴＤＭＡ（時
分割多重接続：Time Division Multiple Access ）装置
５５により構成されている。

【０００７】図９は、上記アンテナユニット４４，４５
におけるデータ、搬送波のタイミングチャートを示した
ものである。データ送信用アンテナ５１は、通信のタイ
ムスロット内でデータ送信と車載機４７からの返信待ち
を行なう。この例では、車載機４７からの返信待ちの
間、データ送信用アンテナ５１は、車載機４７の返信用
の搬送波を送信している。この後、ＴＤＭＡ装置５５が
ＯＦＦの間、データ送信用アンテナ５１は何も送信しな
い。

【０００８】上記のアンテナユニット４４，４５を用い
たシステムに対して車両４６に設置された車載機４７が
通過したときの通信領域は、図１０に示すように設定さ
れている。同図は、通信領域を上から見た図である。

【０００９】図１０において、アンテナユニット４４，
４５は、各車線４１，４２の上に位置するようにガント
リ４３に取り付けられ、それぞれ通信領域６１，６２を
持っている。上記ＴＤＭＡ装置５５は、アンテナユニッ
ト４４，４５を順番にデータ送信させ、隣接車線のアン
テナとの干渉を防いでいる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のシ
ステムでは、車載機４７の取り付け位置や、フロントガ
ラスの影響等により、車種によって通信領域が異なり、
通信領域の広い車種では隣接車線のアンテナと通信し、
車両検知器４８，４９，５０によって検知された車両の
存在する車線と、通信したアンテナの車線とが異なり、
車両検知器４８，４９，５０によって検知された車両が
車載機を持たない違反車両として扱われるといった問題
があった。

【００１１】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、各アンテナユニットの通信領域を確実に分離でき、
各アンテナユニットと走行車両との通信を誤りなく行な
って料金収受処理を正しく実行できる無線料金収受シス
テムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、車線の上方位
置にある限定された通信領域を持つ複数のアンテナユニ
ットを設置し、その通信領域内を車載機を搭載した車両
が通過する際、上記アンテナユニットと車載機との間で
無線通信を行なって通過車両に対する課金を行なう無線
料金収受システムにおいて、上記アンテナユニットは、
搬送波の発振器と、データの変調器と、データ送信用ア
ンテナと、搬送波送信用アンテナと、受信用アンテナ
と、送信時にデータ送信と搬送波送信とを交互に切り換
える切換装置と、隣接する他のアンテナユニットと時分
割多重接続を行なう時分割多重接続装置とを備え、上記
搬送波送信により他のアンテナユニットの通信領域を制
限することを特徴とする。

【００１３】

【作用】アンテナユニットは、データの送信以外に妨害
波として搬送波を送信する機能を有しており、あるアン
テナユニットがデータ送信用アンテナによりデータを送
信している時、隣接するアンテナユニットは搬送波送信
用アンテナより妨害波として搬送波を送信する。これに
より搬送波を送信しているアンテナの車線寄りの通信領
域のＤ／Ｕ比（希望波対妨害電波電力比）を意図的に悪
化させて通信領域を制限することが可能となる。従っ
て、各アンテナユニットの通信領域を確実に分離でき、
各アンテナユニットと走行車両との通信を誤りなく行な
って料金収受処理を正しく実行できる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を一実施例を説
明する。図１は、本発明における無線料金収受システム
の全体の概略構成図である。図１に示すように、片側２
車線１，２の道路にガントリ３が跨設され、このガント
リ３にアンテナユニット１１，１２，１３が取り付けら
れている。これらのアンテナユニット１１〜１３は、車
線１，２の上部及び車線１，２間の上部に設けられる。
また、ガントリ３には、どの車線を車両４が走行してい
るかを検出する車両検知器１４，１５，１６が取り付け
られている。上記車両４には、車載機５が取り付けられ
ている。

【００１５】上記アンテナユニット１１〜１３は、料金
所の地上機に接続されており、車載機５を搭載した車両
４が通信領域に進入すると、アンテナ番号、場所情報等
を含む呼び出し信号を送信して車載機５との間で通信を
行ない、料金収受処理を実行する。

【００１６】図２は、上記アンテナユニット１１〜１３
の主要部の構成を示すブロック図である。図２に示すよ
うにアンテナユニット１１〜１３は、データ送信用アン
テナ２１、受信用アンテナ２２、搬送波送信用アンテナ
２３、搬送波発振器２４、変調器２５、ＴＤＭＡ（時分
割多重接続：Time Division Multiple Access ）装置２
６及び送信アンテナ切換装置２７により構成されてい
る。上記ＴＤＭＡ装置２６は、地上機側のアンテナ制御
装置（図示せず）に接続される。このアンテナ制御装置
は、時間管理を行なって全アンテナユニット１１〜１３
間の同期をとっている。また、送信アンテナ切換装置２
７は、ＴＤＭＡ装置２６からの指示に従って動作し、デ
ータ送信時にはデータ送信用アンテナ２１を選択し、搬
送波送信時には受信用アンテナ２２を選択する。

【００１７】次に上記実施例の動作を説明する。車線
１，２を走行する車両４が通信領域に入ると、車両検知
器１４〜１６が車両４の走行位置を検出し、対応するア
ンテナユニット１１〜１３に検出データを出力する。ア
ンテナユニット１１〜１３は、アンテナ番号、場所情報
等を含む呼び出し信号を送信して車両４の車載機５との
間で通信を行ない、走行位置に対応したアンテナユニッ
トから通信情報を検索する。この場合、走行位置に対応
するアンテナユニット１１〜１３は予め決定されてお
り、その対応情報は地上機側のメインの制御装置（図示
せず）内でテーブル化してある。そして、走行車両４と
通信情報をマッチングさせ、走行車両４を特定する。

【００１８】図３は、上記アンテナユニット１１〜１３
内でのデータ及び搬送波の送信タイミングを示すタイミ
ングチャートである。搬送波発振器２４は、図３（ａ）
に示すように搬送波となる高周波信号を発生し、変調器
２５及びＴＤＭＡ装置２６に出力する。変調器２５は、
そのアンテナユニットのデータ送信期間において、図３
（ｂ）に示すデータにより搬送波を変調してＴＤＭＡ装
置２６へ出力する。ＴＤＭＡ装置２６は、車両４の車載
機５と通信する期間（Ｔ1 ＋Ｔ2 ）において、送信アン
テナ切換装置２７に図３（ｄ）に示す切換信号として
“Ｈ”レベルの信号を出力すると共に、最初のデータ送
信期間Ｔ1 では変調器２５から入力される変調されたデ
ータ信号を、次の返信待ち期間Ｔ2 及び搬送波送信期間
Ｔ3 では搬送波発振器２４からの搬送波を送信アンテナ
切換装置２７に出力する。この送信アンテナ切換装置２
７は、ＴＤＭＡ装置２６からの切換信号が“Ｈ”レベル
の場合、データ送信用アンテナ２１を選択している。

【００１９】従って、データ送信用アンテナ２１から
は、図３（ｅ）に示すように最初のデータ送信期間Ｔ1
ではデータが送信され、次の返信待ち期間Ｔ2 では車載
機５からの返信用の搬送波が送信される。そして、ＴＤ
ＭＡ装置２６は、車載機５と通信する期間（Ｔ1 ＋Ｔ2
）を経過すると、送信アンテナ切換装置２７への切換
信号を“Ｌ”レベルとする。これにより送信アンテナ切
換装置２７は、データ送信用アンテナ２１から搬送波送
信用アンテナ２３側に切換える。この結果、図３（ｆ）
に示すように搬送波送信期間Ｔ3 では、搬送波送信用ア
ンテナ２３から搬送波が妨害波として送信される。この
搬送波送信期間Ｔ3 においては、データ送信用アンテナ
２１は何も送信しない。

【００２０】上記のように搬送波送信期間Ｔ3 におい
て、搬送波送信用アンテナ２３から搬送波を送信するこ
とにより、アンテナユニット１１，１２，１３と車両４
に搭載された車載機５との間で通信を行なう際、異なる
車線を走行している車両４との通信を防止することがで
きる。

【００２１】以下、アンテナユニット１１，１２，１３
と車線１，２を走行する車両４との間の通信領域の分離
動作について図４及び図５を参照して説明する。図４
（ａ），（ｂ）は、アンテナユニット１１〜１３の通信
領域を上から見た図、図５は、アンテナユニット１１〜
１３の動作タイミングを示したものである。各アンテナ
ユニット１１〜１３の送信アンテナ切換装置２７は、図
５に示すようにデータ送信用アンテナ２１と搬送波送信
用アンテナ２３とを一定の時間間隔で交互に切換える。
この場合、アンテナユニット１１とアンテナユニット１
３とは全く同じタイミングでデータ送信用アンテナ２１
と搬送波送信用アンテナ２３とを切換え、アンテナユニ
ット１２はアンテナユニット１１，１３と１８０°の位
相差を保ってデータ送信用アンテナ２１と搬送波送信用
アンテナ２３とを切換えている。即ち、アンテナユニッ
ト１１，１３がデータ送信用アンテナ２１を動作させて
いる間、アンテナユニット１２は搬送波送信用アンテナ
２３を動作させ、次のタイミングでアンテナユニット１
１，１３が搬送波送信用アンテナ２３を動作させると、
アンテナユニット１２はデータ送信用アンテナ２１を動
作させる。

【００２２】図４（ａ）は、アンテナユニット１１，１
３がデータ送信用アンテナ２１を動作させ、アンテナユ
ニット１２が搬送波送信用アンテナ２３を動作させてい
る場合の通信領域の状態を示したものである。アンテナ
ユニット１１，１３は、それぞれデータ送信用アンテナ
２１による通信領域３１，３２を有し、破線で示すよう
に中央部分で重複する部分が存在するが、このときアン
テナユニット１２の搬送波送信用アンテナ２３から妨害
波として搬送波が送出されるので、通信領域３１，３２
間に搬送波影響領域３３が生じる。この通信領域３１，
３２内の搬送波影響領域３３では、Ｄ／Ｕ比（希望波対
妨害波電力比）が悪化し、アンテナユニット１１，１３
と車両間の通信が阻止される。これによりアンテナユニ
ット１１の通信領域３１とアンテナユニット１３の通信
領域３２が明確に分離される。従って、この状態では、
アンテナユニット１１は車線１を走行する車両とのみ通
信が可能となり、また、アンテナユニット１３は車線２
を走行する車両とのみ通信が可能となる。

【００２３】また、図４（ｂ）は、アンテナユニット１
１，１３が搬送波送信用アンテナ２３を動作させ、アン
テナユニット１２がデータ送信用アンテナ２１を動作さ
せている場合の通信領域の状態を示したものである。ア
ンテナユニット１２は、データ送信用アンテナ２１によ
る通信領域３４を有している。この通信領域３４は、車
線１，２の両方を含んでいるが、アンテナユニット１
１，１３の搬送波送信用アンテナ２３から送出される搬
送波により、車線１，２の中央部分に搬送波影響領域３
５，３６が生じる。これによりアンテナユニット１２の
通信領域３４は、車線１，２の境界部分ののみとなる。
従って、この状態では、車線１，２の境界に近い所を走
行する車両とのみ通信が可能となる。

【００２４】このようにアンテナユニット１１，１３と
アンテナユニット１２とを交互にデータ送信させること
で、車線１，２の全領域において車両４との通信が可能
となり、また、通信領域３１，３２，３４を明確に分離
することができる。これにより車両検知器１４，１５，
１６とアンテナユニット１１，１２，１３との対応を最
適にでき、アンテナユニット１１，１２，１３と各車線
１，２を走行する車両４との通信を誤りなく行なうこと
ができる。

【００２５】なお、妨害波となる搬送波は、車載機５か
らの返信待ちの時に送信する搬送波と同じ周波数のた
め、車載機５が反射式（アンテナから送信された搬送波
を変調して送信する方式）であっても、車載機５からア
ンテナユニット１１〜１３への通信、アップリンクには
影響を及ぼさない。

【００２６】上記実施例では、アンテナユニット１１〜
１３にデータ送信用アンテナ２１と搬送波送信用アンテ
ナ２３を別個に設けた場合について示したが、その他、
図６に示すように１つのデータ・搬送波送信用アンテナ
２８で上記両アンテナ２１，２３を兼用するようにして
もよい。この場合、送信アンテナ切換装置２７に代えて
送信出力切換装置２９を使用し、１つのデータ・搬送波
送信用アンテナ２８によりデータと搬送波とを切換えて
出力させる。このように１つのデータ・搬送波送信用ア
ンテナ２８を用いた場合でも、上記実施例と同様にして
車両４との通信を正確に行なうことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明におけるアン
テナユニットは、データの送信以外に妨害波として搬送
波を送信する機能を有し、あるアンテナがデータを送信
している時、隣のアンテナは妨害波として搬送波を送信
しており、搬送波を送信しているアンテナの車線寄りの
通信領域のＤ／Ｕ比（希望波対妨害電波電力比）を意図
的に悪化させて通信領域を制御することができる。従っ
て、各アンテナユニットの通信領域を明確に分離するこ
とができ、アンテナユニットと各車線を走行する車両の
車載機との通信を誤りなく行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る無線料金収受システム
の概略構成図。

【図２】同実施例におけるアンテナユニットの構成を示
すブロック図。

【図３】同実施例におけるアンテナユニットの動作を示
すタイミングチャート。

【図４】同実施例におけるアンテナユニットの通信領域
を示す図。

【図５】同実施例における各アンテナユニットの動作タ
イミングを示す図。

【図６】本発明の他の実施例におけるアンテナユニット
の構成を示すブロック図。

【図７】従来の無線料金収受システムの概略構成図。

【図８】従来システムにおけるアンテナユニットの構成
を示すブロック図。

【図９】従来システムにおけるアンテナユニットの動作
タイミングを示す図。

【図１０】従来システムにおけるアンテナユニットの通
信領域を示す図。

【符号の説明】

１，２ 車線 ３ ガントリ ４ 車両 ５ 車載機 １１〜１３ アンテナユニット １４〜１６ 車両検知器 ２１ データ送信用アンテナ ２２ 受信用アンテナ ２３ 搬送波送信用アンテナ ２４ 搬送波発振器 ２５ 変調器 ２６ ＴＤＭＡ装置 ２７ 送信アンテナ切換装置 ２８ データ・搬送波送信用アンテナ ２９ 送信出力切換装置 ３１，３２，３４ 通信領域 ３３，３５，３６ 搬送波影響領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車線の上方位置にある限定された通信領
   域を持つ複数のアンテナユニットを設置し、その通信領
   域内を車載機を搭載した車両が通過する際、上記アンテ
   ナユニットと車載機との間で無線通信を行なって通過車
   両に対する課金を行なう無線料金収受システムにおい
   て、上記アンテナユニットは、搬送波の発振器と、デー
   タの変調器と、データ送信用アンテナと、搬送波送信用
   アンテナと、受信用アンテナと、送信時にデータ送信と
   搬送波送信とを交互に切り換える切換装置と、隣接する
   他のアンテナユニットと時分割多重接続を行なう時分割
   多重接続装置とを備え、上記搬送波送信により他のアン
   テナユニットの通信領域を制限することを特徴とする無
   線料金収受システム。
2. 【請求項２】 上記データ送信用アンテナと搬送波送信
   用アンテナとを共通にしたことを特徴とする請求項１記
   載の無線料金収受システム。