JPH08180228A - 車両用通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の車線を有する道路で通行車両の車載機
と確実に通信処理を行えるようにする。 【構成】 高速道路１１は３車線１２〜１４を有し、所
定位置にガントリ１５が配設される。ガントリ１５に
は、車線１２〜１４に対応してアンテナユニット１６〜
１８が配設される。各アンテナユニット１６〜１８は２
個のアンテナ素子２２ａ，２２ｂにより通信エリア１９
〜２１を設定する。アンテナ素子２２ａは、４個ずつ２
列に８個のパッチを配置したマイクロストリップ形のア
レイアンテナで構成される。各アンテナユニット１６〜
１８は隣接するもの同士を交互に送信するように制御
し、車載機３４から応答信号があると、その車載機３４
を固定して料金徴収の通信処理を行う。各車線１２〜１
４を通行する自動車３２，３３の車載機３４，３５と確
実に通信処理を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路に所定の通信エリ
アを設定する路上機と、前記通信エリア内を通過すると
きに前記路上機と通信するように車両に設けられた車載
機とを備えた構成の車両用通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、高速道路などの有料道路におけ
る自動料金徴収の方法として、次のようなものが考えら
れている。すなわち、自動車側に、あらかじめ登録され
た識別番号などを記憶している通信機（車載機）を搭載
し、道路の料金徴収を行うべき場所に通信機（路上機）
を設け、その路上機により設定される通信エリア内を通
過する際に、路上機と車載機との間で通信を行って登録
された識別番号の車両が通行したことを認識して記憶
し、その記録データに基づいて別途に料金の授受を行う
ようにしたものである。

【０００３】このようなものとしては、例えば、特開昭
５５−１１６１７６号公報に示された有料道路の無人化
装置があり、これは、有料道路の出入口に送受信装置を
設けると共に、車両にも送受信装置を設け、通行時に両
者の間で通信を行って料金徴収データの授受を行うよう
にして車両を停止させることなく自動的に料金徴収を行
う構成のものである。

【０００４】また、複数の車両が通行する場合に、それ
らとの間の通信の混信を防止するためのものとして、例
えば、特開平５−３１４３２５号公報に示された非接触
ＩＣカード装置がある。このものは、混信を受けること
なく１つの移動体の非接触ＩＣカードのみと交信できる
ようにするために、ＩＣカードから返送される電波を受
信し、受信信号の振幅を振幅検出回路で検出するか、受
信信号のＳＮ比をＳＮ比検出回路で検出し、検出値が一
定になるように送信系の可変増幅回路のゲインを送信電
力制御器で制御することにより、移動体が無線局に近付
くほど送信電力を低下させて交信可能領域を狭くし、１
つの移動体のみが交信可能領域に入るように構成したも
のである。

【０００５】あるいは、特開平４−３０３２８９号公報
に示された記録媒体処理装置においては、無線カードか
ら連続してデータが発生された場合に、無線カードへの
先行する書き込み処理が遅れたりあるいは完了しなくて
も、後続のデータ処理を、抜けや漏れのないように完了
できるようにした構成のものが開示されている。

【０００６】さらに、特開平４−３１５２８２号公報に
示された料金収受システムにおいては、有料道路の料金
所の通信可能領域に複数台の車両が進入しても、各利用
者が持つ非接触ＩＣカードと料金所との間の無線による
通信を先着順とすることができ、混信を防止することが
できるようにした構成のものが開示されている。

【０００７】そして、特開平６−１３１５０９号公報に
示された非接触ＩＣカードシステムにおける通信方式に
おいては、通信可能領域の異なる複数の移動体が連続し
て進入してきても、電波の干渉をなくして、進入する移
動体の順番で通信が行えるようにするため、走行車両の
車種を車種判別板により読取り、その車種用の問い合わ
せ番号を料金所のアンテナから送信する構成とし、進入
車両に搭載された非接触ＩＣカードはその車種に対応し
た問い合わせ番号を受信した場合だけ車両自身の利用者
番号を送信して本体間の通信処理を行う通信方式が開示
されている。

【０００８】ところが、上述のものはいずれのものにお
いても道路が１車線の場合について構成されたものであ
り、一般的な複数の車線を有する道路でそのまま適用す
るには困難な点があるものであった。そこで、複数の車
線を有する道路に対応して料金徴収データの授受を行う
ようにしたものとしては、例えば、特開平５−３２４９
６７号公報に開示されたものがある。

【０００９】すなわち、このものは、非接触ＩＣカード
を利用した有料道路の料金徴収システムにおいて、チェ
ックバリアでの路上機と非接触ＩＣカード間の無線通信
の信頼性を向上するために、チェックバリアの路上機に
複数のアンテナを接続し、１本の車線に対して複数のア
ンテナを進行方向に交信可能領域が互いにずれるように
配置することにより、路上機と車両の非接触ＩＣカード
との通信可能な機会を増やすようにした構成のものであ
る。

【００１０】このような構成とすることにより、高速道
路等の有料道路などで料金徴収を行う必要がある道路に
おいて、複数の車線を有する場合でも道路を１車線毎に
仕切った状態として料金徴収業務を行う必要がなく、複
数車線が存在する状態のままで自動的に料金徴収業務を
行うことができ、人員の削減を図ると共に、料金所渋滞
のような渋滞の発生を低減することができるものであ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、次のような不具合が予想さ
れており、自動車側の車載機とアンテナユニットとが確
実な通信を行えない場合が発生する虞がある。すなわ
ち、上述の従来構成のものは、複数の車両と通信を行う
場合に混信を防ぐために、車両に問い合わせ番号を割り
当てて問い合わせ番号を受信した非接触ＩＣカードだけ
が料金所と通信でき、それが終わるまで後続車両との通
信ができないようにした構成としたものがある。

【００１２】ところが、上述のような構成では、アンテ
ナの通信エリアが広い場合には、料金所送信データの問
い合わせ番号に対し複数の非接触ＩＣカードの通信可能
信号が有効になる可能性があるため、完全に混信を防ぐ
方法にはならない。また、高速で車間距離が短い場合に
も同時に２台の車両からの通信が行われるため混信する
ことも起こり得るといった状況である。

【００１３】このような不具合の発生状況の一例につい
て、図３７ないし図４０を参照して説明する。すなわ
ち、図３７は、２台以上の自動車が並列走行可能な幅を
有する道路１に対応して路上機２を配設した構成を模式
的に示したもので、路上機２は、図示のように、道路１
を通行する車両に対応する広さの通信エリアＫを設定し
ており、その通信エリアＫに対して問合わせ番号の質問
信号を所定周期で繰り返し送信している。これに対し、
今、車両である自動車３および４が一定以上の車間距離
を存して次々に通過する場合について説明する。自動車
３，４には通信用の非接触ＩＣカード５，６がそれぞれ
通信装置に装着された状態で搭載されており、問合わせ
番号の質問信号を受けるとこれに対して利用者番号の応
答信号を作成して送信するようになっているものであ
る。

【００１４】この場合には、図３９に示すように、路上
機２からの問合わせ番号の質問信号に対して、通信エリ
アＫ内に最初に進入した自動車３の非接触ＩＣカード５
がその質問信号を受信すると、これに応じて非接触ＩＣ
カード５は利用者番号の応答信号を作成して送信するよ
うになる。そして、次に質問信号が受信されると、２回
目の応答信号では質問内容に対する返答および書き込み
処理等の編集信号を送信してこの後通信が終了する。

【００１５】続いて、この後、自動車４が通信エリアＫ
内に進入すると、上述と同様にして非接触ＩＣカード６
は、問合わせ番号の質問信号に応答すると共に、質問信
号に対する書き込みおよび読出し処理を行って応答信号
を作成して送信する。これにより、各自動車３，４は、
それぞれ通信エリアＫを通過する際に路上機２と通信を
行うものである。

【００１６】ところが、この場合には、道路１の幅が広
く、２台程度の自動車が同時に走行することができるの
で、図３８に示すように、路上機２の通信エリアＫ内に
自動車３および４が同時あるいは僅かな時間差をもって
次々に進入することがある。すると、この場合には、図
４０に示すように、両自動車３，４の非接触ＩＣカード
５，６が略同時に質問信号を受信することになり、両者
の優先準位はつけられないために、そのまま両方の非接
触ＩＣカード５，６から応答信号が出力されることにな
る。路上機２は、両方の非接触ＩＣカード５，６から同
時に応答信号を受信するために、識別が不能となって混
信状態となり、実質的に通信不能の状態に陥ることにな
る。また、混信以外に通信不能となる場合としては、例
えば、大型車両の直後に発生する通信エリアの死角に後
続の小型車両等が存在する場合などがある。

【００１７】そして、上述のように、通信エリア内に略
同時に複数の車両が進入することにより発生することが
予想される混信状態や通信不能の状況としては、例えば
次の各場合が考えられる。すなわち、（１）低速走行時
に発生する状況としては、（ａ）数珠つなぎ状態で自動
車が走行する場合、（ｂ）渋滞時の自動車の間の二輪車
の走行、（ｃ）大型車の直後に走行する小型車あるいは
二輪車の走行、（ｄ）故障車両の取扱い、（ｅ）斜め走
行、（ｆ）牽引車両、（ｇ）通信エリアに入った後引き
返す車両、（ｈ）乗用車と多数の二輪車の一斉通過など
があり、また（２）高速走行時に発生する状況として、
（ｉ）車線またぎ走行、（ｊ）大型車に挟まれた車両、
（ｋ）高速平行走行、（ｌ）高速連続走行などの走行パ
ターンがある。

【００１８】さらに、このような混信の発生される状況
においても１台毎に確実な通信を行う必要があると共
に、その通信による記録データが正しい内容であったか
否かを確認する手段がないと、実用上において使用に耐
えるシステムとして採用し難いところがある。

【００１９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、複数の車線を有する道路において、様
々な通行状況にかかわらず、通行するすべての車両の車
載機と確実に通信を行うことができるようにすると共
に、その通信内容が正しく行われているかを確認するこ
とができるようにした車両用通信装置を提供することに
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用通信装置
は、車両に設けられ、質問信号を受信するとその質問信
号に続けて受信する無変調の搬送電波を変調して反射す
ることにより応答信号を送信するようにした車載機と、
複数の車線を有する道路の所定箇所にそれら複数の車線
を上方位置で跨ぐようにして配設された路上機と、この
路上機の各車線に対応した位置に配設され直下に位置す
る車線に前記車両の長さ寸法に対して同程度以下の長さ
寸法を有する所定の通信エリアを設定する複数のアンテ
ナユニットと、これら複数のアンテナユニットのそれぞ
れに設けられ、少なくとも隣接するもの同士の間では異
なる発振周波数で動作して前記通信エリアを複数の通信
可能領域で分担して設定する複数のアンテナ素子と、前
記通信エリアが重複する領域を有する前記アンテナユニ
ット間の質問信号の送信タイミングを異なるようにして
送受信の制御を行う通信制御手段とを具備したところに
特徴を有する（請求項１の発明）。

【００２１】前記アンテナユニットを、そのアンテナユ
ニットが配置された車線の直下部に通信可能領域を設定
する第１のアンテナ素子と、この第１のアンテナ素子の
通信可能領域よりも遠方側に通信可能領域を設定する第
２のアンテナ素子とを備えた構成とすることができる
（請求項２の発明）。

【００２２】前記通信制御手段を、前記複数のアンテナ
ユニットにより所定時間間隔を存してパイロット質問信
号を繰り返し出力し、それら複数のアンテナユニットの
うちの前記車載機からパイロット応答信号を受信したア
ンテナユニットはその後質問信号を送信して対応する車
載機との間で通信を行うように構成され、前記車載機
に、前記パイロット質問信号を受信するとこれに対する
パイロット応答信号を出力し、以後受信する質問信号に
対して応答信号を送信する車載機通信制御手段を設ける
構成とすることが好ましい（請求項３の発明）。

【００２３】前記車載機に、通信内容を記憶する記憶手
段を設け、前記車載機通信制御手段を、前記路上機から
パイロット質問信号を受信したときにその通信内容を記
憶し、以後、同一の路上機からのパイロット質問信号の
受信があってもこれを無効化して通信を行わないように
制御するように構成することができる（請求項４の発
明）。

【００２４】また、前記アンテナ素子を、マイクロスト
リップ形のアンテナにより構成することができる（請求
項５の発明）。

【００２５】そして、前記アンテナ素子を、正方形のパ
ッチを複数個並べて構成したマイクロストリップ形のア
レイアンテナにより構成することが好ましい（請求項６
の発明）。

【００２６】さらに、前記アンテナ素子において、前記
複数のパッチ間を連結する給電経路のインピーダンス
を、中央部が低く端部に至るにしたがって高い値となる
ように設定して、前記通信エリアのサイドローブを小さ
くするように構成することが好ましい（請求項７の発
明）。

【００２７】そして、前記アンテナ素子を、前記通信エ
リアの設定方向を調整可能な方向調整手段を具備した構
成とすることが有効である（請求項８の発明）。

【００２８】前記車載機を、識別コードが記憶されてい
ると共に通信データを読み書き可能なＩＣカードが着脱
可能な構成とすることができる（請求項９の発明）。

【００２９】前記車載機通信制御手段を、前記車載機が
パイロット信号を受信したときに、複数のタイムスロッ
トのうちからランダムに選択したタイムスロットのタイ
ミングで応答信号を送信するように構成することができ
る（請求項１０の発明）。

【００３０】また、前記路上機による通信結果を確認す
るために前記車載機と通信を行う確認用路上機を設けて
構成することが有効である（請求項１１の発明）。

【００３１】そして、前記確認用路上機を、前記路上機
に対して少なくとも前記車載機内部でのデータ処理に必
要な時間を確保できる距離を存した位置に配設すること
が好ましい（請求項１２の発明）。

【００３２】前記アンテナユニット間を相互に接続する
ＬＡＮ回線と、このＬＡＮ回線を介して前記路上機およ
び確認用路上機とを駆動制御する集中制御手段とを設け
て構成することができる（請求項１３の発明）。

【００３３】さらに、前記路上機の通信エリアを通過し
た車両のナンバープレートを撮影可能なカメラを設ける
と良い（請求項１４の発明）。

【００３４】そして、前記路上機を、有料道路に設け、
その通行により必要な料金徴収用のデータの授受を行う
ように構成することができる（請求項１５の発明）。

【００３５】

【作用および発明の効果】請求項１記載の車両用通信装
置によれば、道路の複数の車線のそれぞれに対応して複
数のアンテナユニットにより通信エリアが設定されてい
るので、各車線を通行する車両毎に個々に通信を行うこ
とができるようになる。そして、このとき、隣接する通
信エリア間では通信タイミングおよび発振周波数が異な
るように設定されているので、例えば、アンテナユニッ
トにより設定される通信エリアのうちの重複する領域を
車載機が通過する場合でも、両者のアンテナユニットか
ら質問信号を同時に受信することがなく、必ずいずれか
一方のアンテナユニットから先に質問信号を受信するこ
とができ、質問信号を受信した車載機は、そのアンテナ
ユニットとの間で通信を行うことができるようになる。

【００３６】また、通信エリアの長さ寸法が車両の長さ
寸法以下程度に設定されるので、前後に近接した状態で
複数の車両が通行する場合でも、通常の走行状態であれ
ば、１台毎に通信処理を実施することができるようにな
り、混信などによる通信不能状態の発生を極力防止する
ことができるようになる。

【００３７】請求項２記載の車両用通信装置によれば、
第１のアンテナ素子により路上機の直下に位置する通信
可能領域を設定すると共に、第２のアンテナ素子により
その遠方側に通信可能領域を設定することで通信エリア
を設定しているので、例えば、大型車両の直後に続く小
型車両が存在する場合でも、大型車両により発生する通
信エリアの死角を大型車両の通過時点で解消して、第１
のアンテナ素子により設定される通信可能領域で小型車
両に対する通信処理を確実に行わせることができるよう
になり、通行する車両の状態による通信の死角が少なく
なり、確実に通信を行うことができるようになる。

【００３８】請求項３記載の車両用通信装置によれば、
車載機は、路上機のアンテナユニットからパイロット質
問信号を受信してパイロット応答信号を送信した後に、
自己宛てに受ける質問信号に対する通信処理を行うの
で、その後の通信処理過程においては他のアンテナユニ
ットや車載機との間の混信を防止することができるよう
になり、確実に通信処理を行うことができるようにな
る。

【００３９】請求項４記載の車両用通信装置によれば、
車載機は、車載機通信制御手段により、路上機との間の
通信処理を記憶手段に記憶し、同一の路上機からのパイ
ロット信号の受信を無効化することができるので、同一
の路上機の通信エリア内に長時間に渡って存在する場合
でも確実に１回だけ通信処理を行って重複通信を避ける
ことができると共に、他の車載機の通信動作を妨害する
ことがなくなって通信の信頼性が向上する。

【００４０】請求項５記載の車両用通信装置によれば、
アンテナ素子をマイクロストリップ形のアンテナで構成
しているので、マイクロ波の送受信を行うための構成を
簡単且つ安価に提供することができるようになる。

【００４１】請求項６記載の車両用通信装置によれば、
アンテナ素子を複数のパッチを並べたアレイアンテナと
しているので、パッチの配列の仕方によって所望の通信
エリアすなわち、道路の車線の幅や設置場所の高さ寸法
等の環境に応じて適切な通信エリアを設定することがで
きるようになり、設計の自由度を高めることができるよ
うになる。

【００４２】請求項７記載の車両用通信装置によれば、
パッチ間を連結する給電経路のインピーダンスを調整す
ることにより、設定する通信エリアのサイドローブを小
さくするように構成したので、通信エリアを、各車線幅
に対応して通信に必要な長さを確保しながら、高さ方向
に対する領域の変動が少ない設定とすることができ、通
行車両の大小による車載機の設置高さにかかわらず一定
の通信エリアを設定して通信処理を行うことができるよ
うになり、実用性に優れた構成とすることができるよう
になる。

【００４３】請求項８記載の車両用通信装置によれば、
アンテナ素子はその設定方向を方向調整手段により調整
可能に設けられているので、アンテナ素子の取付け時に
は道路や設置場所に対応して固定をした後に、方向調整
手段により微調整を行うことで通信エリアを所望の領域
に設定することができ、取り付け作業の自由度が高くな
って作業性に優れている。

【００４４】請求項９記載の車両用通信装置によれば、
車載機が路上機の各アンテナユニットにより設定された
通信エリアを通過する際に、通信処理を行うと、路上機
側ではＩＣカードに登録された識別コードにより通行す
る車両を特定することができ、ＩＣカード側において
は、自動的に通行による内容を記憶させることができる
ようになる。また、ＩＣカードが着脱可能であるから、
これを利用することで、個人単位で通信内容の管理を行
うことができるようになる。

【００４５】請求項１０記載の車両用通信装置によれ
ば、車載機の応答信号送信時に、その送信タイミングを
タイムスロットをランダムに選択して設定するので、複
数の車載機が同じアンテナユニットから同時に質問信号
を受信した場合でも、同時に応答信号を送信する確率が
小さくなり、繰り返してタイムスロットを選択するうち
に同一のタイムスロットになることをほとんどなくすこ
とができ、混信を防止して確実に通信処理を実施するこ
とができるようになる。

【００４６】請求項１１記載の車両用通信装置によれ
ば、車載機が路上機の通信エリアを通過する際に行った
通信内容について、その後通過する確認用路上機の通信
エリアを通過する際に確認することができるので、何等
かの不測の事態があって通信内容に異常がある場合で
も、これを特定することができるようになるので、通信
処理の信頼性の向上を図ることができる。

【００４７】請求項１２記載の車両用通信装置によれ
ば、確認用路上機により路上機と車載機との間の通信内
容の確認動作を確実に実施することができる。このと
き、車載機においては、路上機との間の通信内容を処理
した後に確認用路上機との間で確認用の通信を行うこと
になるので、確認用路上機では、路上機と車載機との通
信内容を確認すると共に、車載機によるデータ処理の動
作が正常であるか否かも判定することができるようにな
る。

【００４８】請求項１３記載の車両用通信装置によれ
ば、各アンテナユニット間をＬＡＮ回線で接続している
ので、個々に結線して配線する場合に比べて配線本数を
少なくすることができ、遠距離の配線でも簡素化するこ
とができ、配線のためのコストを低下させることができ
ると共に、断線等に対する信頼性の低下を極力防止する
ことができ、さらには、動作態様の変更や通信処理方式
の変更に柔軟に対応する構成とすることができる。

【００４９】請求項１４記載の車両用通信装置によれ
ば、路上機による通信内容が不完全であったり失敗した
場合や、あるいは車載機を備えていない車両を検知した
場合にも、これを補うべく、カメラによりその車両のナ
ンバープレートを撮影記録することにより、その車両を
特定して車両の所有者を認識することができるようにな
る。

【００５０】請求項１５記載の車両用通信装置によれ
ば、上記の機能を備えているので、有料道路の料金徴収
業務に用いる場合に、従来の料金所等における人員によ
る料金徴収作業を廃止することができるようになり、料
金所渋滞を緩和させることができると共に、人員の削減
あるいは現金を扱わない迅速な処理を行ってコストの低
減を図ることができるようになる。

【００５１】

【実施例】以下、本発明を高速道路の料金徴収業務シス
テムに適用した場合の第１の実施例について図１ないし
図３４を参照しながら説明する。まず、全体の外観構成
を示す図１において、高速道路（片側通行帯のみ図示）
１１は、片側に３つの車線１２，１３，１４を有するも
ので、所定の料金徴収地点には、この道路１１を跨ぐよ
うにして路上機としてのガントリ（gantry）１５が配設
されている。このガントリ１５には、各車線１２〜１４
に対応してアンテナユニット１６〜１８が下方に向けて
配設され、通信エリア１９〜２１を設定するようになっ
ている。

【００５２】通信エリア１９〜２１は、各アンテナユニ
ット１６〜１８から車両（図中例えば自動車３２，３３
で示す）が近付いて来る方向に向けてそれぞれ設定され
ている。この場合、アンテナユニット１６には、アンテ
ナ素子２２ａおよび２２ｂが設けられ、それぞれ通信可
能領域１９ａ，１９ｂを設定することにより通信エリア
１９を合成している。同様にして、アンテナユニット１
７にはアンテナ素子２３ａおよび２３ｂが設けられ、通
信可能領域２０ａ，２０ｂを設定して通信エリア２０を
合成しており、また、アンテナユニット１８にはアンテ
ナ素子２４ａおよび２４ｂが設けられ、通信可能領域２
１ａ，２１ｂを設定して通信エリア２１を合成してい
る。

【００５３】アンテナユニット１６，１７，１８は、図
２および図３に示すように（図中ではアンテナユニット
１６を代表として示すが他も同様の構成である）、ガン
トリ１５の下面部に取り付けられるベース２５に制御回
路部２６を配設すると共にアンテナ素子２２ａ，２２ｂ
が配設され、電波が透過可能な樹脂性のカバー２７で全
体を覆い防水構造としている。制御回路部２６には、後
述する電気的構成が配設され、アンテナ素子２２ａ，２
２ｂが駆動制御され、送受信動作を行なわせるようにな
っている。

【００５４】そして、アンテナ素子２２ａ，２２ｂは、
それぞれ図示のように方向調整手段としての支持棒２
８，２８により回動可能に支持されており、アンテナ素
子２２ａ，２２ｂの放射面の方向を調整可能に設けられ
ている。また、図示はしないが、アンテナ素子２２ａ，
２２ｂは、支持棒２８と直交する方向にも周知の構造に
より回動可能に支持されており、その放射面の方向を支
持棒２８の直交方向にも調整可能に設けられている。

【００５５】また、アンテナ素子２２ａ，２２ｂの放射
面の角度によってそれぞれ通信可能領域１９ａ，１９ｂ
が設定され、これらを合成することにより通信エリア１
９を設定しているが、両者間には重複領域１９ｃが設け
られており、通信可能領域１９ａと１９ｂとが途切れな
いように設定されている（他のアンテナ素子２３ａ，２
３ｂ，２４ａ，２４ｂについても同様にして重複領域２
０ｃ，２１ｃが設定されている）。なお、後述するが、
アンテナ素子２２ａ，２２ｂは互いに異なる周波数のマ
イクロ波を出力して通信を行うようになっている。

【００５６】各アンテナ素子２２ａ，２２ｂ，２３ａ，
２３ｂ，２４ａ，２４ｂのそれぞれは、図４に示すよう
に（アンテナ素子２２ａを代表として示すが他も同様の
構成である）、プリント基板２９の一方の面側に８個の
正方形状をなすパッチ３０ａ〜３０ｈを形成し、これら
を伝送線路３１ａ，３１ｂ，３１ｃで結合して給電端子
３１ｄに接続するように構成したマイクロストリップ形
のアレイアンテナ素子である。

【００５７】この場合、プリント基板２９は、両面を導
体でプリントした樹脂材料（両面プリント基板）を用
い、その誘電率の温度特性が使用温度領域内（例えば高
温領域１２０℃程度までの範囲）での変化が所定以下
（例えば１％以下）となる材質で例えばＢＴレジン材料
やガラスエポキシ材料のものを使用している。８個のパ
ッチ３０ａ〜３０ｈは、図示のように、対向する頂点部
を僅かに切り落として円偏波対応の形状として４個ずつ
のパッチ３０ａ〜３０ｄおよび３０ｅ〜３０ｈを２列に
配置し、伝送線路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと共
にエッチングにより形成している。これにより所望の通
信可能領域を得るようにしており、一方、伝送線路３１
ａ，３１ｂは、伝送線路３１ｃに比べてインピーダンス
が高くなるように線幅が設定されている。

【００５８】一般に、パッチを複数個並べて通信可能領
域を設定するアレイアンテナにおいては、図１４および
図１５に示すように、パッチＰの個数に応じて通信可能
領域の形状が変化する。つまり、図１４（ａ）〜（ｄ）
に示すように、パッチＰを１個，２個，４個，８個と一
列に並べた場合には、電波の放射方向に垂直な面での通
信可能領域Ｓ１〜Ｓ４の広がりはパッチＰの列と直交す
る方向に長い寸法となるが、パッチＰの列方向ではほと
んど変化しない。また、逆に、同図（ｅ）に示すよう
に、パッチＰを８個とする場合でも４個ずつ２列に並べ
た場合には、通信可能領域Ｓ５は列方向の幅が他のもの
に比べて広くなる。一方、電波の放射方向での通信可能
領域Ｓ１〜Ｓ４の広がりは、図１５（ａ）〜（ｄ）に示
すように、パッチＰの数が増加するに従って遠い距離ま
で到達するようになる。この場合には、同図（ｅ）に示
す８個の場合でも、同図（ｄ）と略同様の距離まで通信
可能領域Ｓ５が到達するようになっている。

【００５９】さて、上述のようにして、アンテナ素子に
使用するパッチＰの数を適当に選択することで、この場
合には、図１４および図１５の（ｅ）に示すような形状
をなす通信可能領域を設定することができるようにな
る。

【００６０】本実施例におけるアンテナ素子２２ａ，２
２ｂは、例えば、それぞれ図１２に示すような通信可能
領域１９ａ，１９ｂが設定されるようになっている。こ
の図では、アンテナユニット１６の設置する高さ寸法が
６ｍの場合を想定しており、アンテナユニット１６の直
下に通信可能領域１９ａを設定するアンテナ素子２２ａ
は、その放射面の角度が垂直方向から約５°だけ傾いた
状態に設定され、アンテナ素子２２ｂは、放射面の角度
が垂直方向から約３０°だけ傾いた状態（水平方向から
では約６０°傾斜されている）に設定されている。

【００６１】また、一般に、多数のパッチＰを使用して
アレイアンテナを形成するときには、図１６（ｂ）に示
すように、各パッチＰから出力される電波の相互干渉に
よってメインローブＭＬとサイドローブＳＬが発生する
ようになる。そして、このようにサイドローブＳＬが発
生すると、メインローブＭＬとの間に電波が届かない死
角領域ＤＺが発生してしまう。そこで、本実施例のアン
テナユニット１６（１７，１８）においては、各アンテ
ナ素子２２ａ，２２ｂに対して、８個のパッチ３０ａ〜
３０ｈを接続する伝送線路３１ａ，３１ｂ，３１ｃを、
図４に示したような不均衡なインピーダンスとなるよう
に設定しており、これによって図１６（ａ）に示すよう
に、サイドローブＳＬが小さくなるようにした構成のも
のとされている。

【００６２】なお、このように構成することで、例え
ば、高さ２ｍ，１．５ｍ，１ｍのいずれの位置において
も図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ほぼ同
じ寸法の通信可能領域１９ａ１，１９ａ２，１９ａ３お
よび１９ｂ１，１９ｂ２，，１９ｂ３を得ることがで
き、通信エリア１９は異なる高さ寸法でも略同じ領域を
カバーすることができるように設定されている。

【００６３】さて、この高速道路１１を通行する車両例
えば図１に示す自動車３２，３３にはそれぞれダッシュ
ボード近傍に車載機３４，３５が搭載されている。この
車載機３４，３５には、図５に示すように、路上機１５
のアンテナユニット１６〜１８からの質問信号を受信す
るアンテナ３６が設けられている。このアンテナ３６
は、前述したアンテナ素子２２ａに使用しているものと
同様のプリント基板３７に正方形状をなすパッチ３８お
よび３９を形成したマイクロストリップ形のアンテナで
ある。そして、この場合においては、パッチ３８，３９
は、それぞれ受信用および送信用に設けられた単一パッ
チの構成としている。

【００６４】そして、各パッチ３８，３９は、円偏波を
行うために、対向する頂点部分を切り欠いた状態に形成
しており、これらをそれぞれ伝送線路４０ａ，４０ｂに
よりアンプ４１を介して給電点側に接続するように構成
されている。したがって、車載機３４，３５が通信エリ
ア１９内に進入しているときには、例えば、図１７に示
すように、指向性の少ない広い範囲ＳＡで応答が可能と
なるように構成されているものである。また、アンテナ
３６においては、応答信号の送信に当たっては、アンテ
ナユニット１６側から送信される無変調の搬送電波を応
答信号で変調しながら反射することで送信するように構
成されている。つまり、車載機３４，３５は、通信エリ
ア１９〜２１内でアンテナユニット１６〜１８から無変
調の搬送電波を受けている状態でこれを反射することで
応答信号の送信が可能となる構成とされているのであ
る。

【００６５】次に、電気的構成について図６ないし図１
１を参照して説明する。まず、同様に構成されたアンテ
ナユニット１６，１７，１８の構成についてアンテナユ
ニット１６を代表して説明する。図６は全体構成を示す
もので、アンテナ素子２２ａ，２２ｂの各制御回路４２
ａ，４２ｂに対して、これらを統括して制御する制御部
４３は、コントロール回路４４，電源回路４５および外
部とのデータの授受を行うためのインターフェース回路
４６を有する構成とされている。各アンテナ素子２２
ａ，２２ｂに対応して設けられた制御回路４２ａ，４２
ｂにおいて、変調回路４７は、所定周波数の発振器４８
から与えられる発振出力を搬送電波としてこれをコント
ロール回路４４から与えられるパイロット質問信号ある
いは質問信号で変調し、サーキュレータ４９を介してア
ンテナ素子２２ａに出力するようになっている。

【００６６】また、復調等の信号処理を行う受信回路５
０は、混合器５１に接続されており、混合器５１には発
振器４８から発振出力が与えられると共に、サーキュレ
ータ４９を介してアンテナ素子２２ａから応答信号に応
じた電波信号が与えられるようになっている。搬送電波
と応答信号に応じた電波信号とは混合器５１にて合成さ
れた後、受信回路５０に与えられる。受信回路５０は、
与えられた合成信号を復調して応答信号を得ると共に、
コントロール回路４４に出力するようになっている。

【００６７】そして、上述の各アンテナ素子２２ａ〜２
４ｂに対応して設けられた発振器４８のそれぞれは、所
定周波数領域として割り当てられた例えば２．４５ＧＨ
ｚ帯の準マイクロ波を搬送電波として出力するために、
その周波数帯域のうちの狭い周波数領域の異なる周波数
ｆ１〜ｆ６をそれぞれに割り当てて出力させるように構
成されている。また、後述するが、車載機３４（３５）
においては、それらの各発振器４８のすべての発振周波
数ｆ１〜ｆ６に対応する信号を受信可能に設定されてい
る。

【００６８】以上のように構成された各アンテナユニッ
ト１６〜１８は、インターフェイス回路４６を介して接
続されている図示しない制御装置により各アンテナ素子
２２ａ〜２４ｂに対応して駆動するタイミング信号が与
えられるようになっている。この場合、隣接するアンテ
ナユニット１６と１７との間、およびアンテナユニット
１７と１８との間では、通信エリア１９〜２１へのパイ
ロット質問信号や質問信号の出力タイミングが半サイク
ルずれるように設定されている。これによって、これら
の通信エリア１９〜２１を通過する自動車の車載機３４
（３５）が、例えば通信エリア１９と２０とが重複して
いる領域を通過する場合でも、２つのアンテナユニット
１６，１７から同時にパイロット信号を受信することが
ないように設定されている。

【００６９】次に、車載機３４（３５）の電気的構成を
示す図７および図８において、全体の制御を行うための
制御回路５２は、マイクロコンピュータ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍなどから構成されるもので、全体の通信制御を行うよ
うにあらかじめ通信プログラムが記憶されている。そし
て、車載機３４には、通信回路５３，ＩＣカードインタ
ーフェイス５４，通信状態の表示を行う表示部５５，電
池の消耗状態を検出する電池チェック回路５６，電池の
消耗状態を表示する表示灯５７，不正行為による装置の
改変などを検出するための不正検知センサ５８が接続さ
れている。また、全体の給電を行うためのパワーユニッ
ト５９には、シールド電池６０，交換可能電池６１およ
びＤＣ／ＤＣコンバータ６２が配設されている。

【００７０】通信回路５３は、前述したアンテナ３６に
よる送受信信号を処理するようになっているもので、パ
イロット質問信号を受信すると装置全体を起動させるよ
うに構成された起動回路５３ａが付加されている。つま
り、通信を行っていない状態では、制御回路５２を含め
た大部分の構成が起動されていない状態つまり「スリー
プ状態」にあり、この起動回路５３ａの動作により通信
可能な動作状態すなわち「ウェイクアップ状態」となる
ものである。

【００７１】さて、通信回路５３は、図８に示すよう
に、前述した受信用アンテナ３８から検波器６３および
送信信号変調器６４に受信信号が与えられるように接続
されており、検波器６３は、受信信号を検波して制御回
路５２に出力する。データ信号変調回路６５は、制御回
路５２から送信すべきデータ信号が与えられると、これ
を周波数変調または移相変調して送信信号変調回路６４
に与えるように構成されており、送信信号変調回路６４
は、受信用アンテナ３８が受信した無変調の搬送電波の
信号をデータ信号変調回路６５にて生成した変調信号に
よって変調するように構成されており、送信用アンテナ
３９を介して送信電波信号として出力されるようになっ
ている。

【００７２】この場合に、後述するように、制御回路５
２は、送信すべきデータの送信タイミングの設定を、あ
らかじめ設定されている複数のタイムスロットのうちか
らランダムに選択してそのタイムスロットで行うように
している。つまり、複数の車載機３４（３５）から送信
信号が競合する場合でも、タイムスロットが異なれば、
同時に送信信号が発っせられることが防止でき、混信の
発生を防止するように構成されているのである。

【００７３】また、ＩＣカードインターフェイス５４
は、使用者個人あるいは車両に対応して登録されたＩＣ
カード６６を装着した状態で使用するようになってお
り、そのＩＣカード６６はＩＣカードインターフェイス
５４に装着可能になっている。ＩＣカード６６には、登
録された識別コードＩＤの他に種々のデータが記憶され
ると共に、書き込み可能な記憶手段が内蔵されており、
ＩＣカードインターフェイス５４を通じて料金徴収のデ
ータ等の種々のデータがやり取りされるようになってい
る。

【００７４】不正検知センサ５８は、車載機３４（３
５）の不正使用、不正移動あるいは改造等の不正行為を
検知するもので、具体的には、車載機３４（３５）の図
示しない外箱を固定する器具に取り付けられた細いワイ
ヤを用いて構成されるセンサで、不正行為によりその細
いワイヤが切断されると、その信号が制御回路５２に入
力され、制御回路５２は、その検出信号に基づいて車載
機３４（３５）に不正行為が発生している状態を認識し
て以後の動作について規制する制御を行うようになる。
なお、この不正検知センサ５８は、ワイヤを用いた構成
とするもの以外に、例えば、車載機３４（３５）の外箱
を不正に開けると機械的あるいは電気的に動作するスイ
ッチを設ける構成としても良いものである。

【００７５】パワーユニット５９においては、通常は交
換可能電池６１とＤＣ／ＤＣコンバータ６２とによって
車載機３４の各回路に給電しており、電池チェック回路
５６は、ＩＣカード６６の挿入時と、車載機３４が通信
エリア１９〜２１内に進入して起動回路５３ａにより起
動されたときに交換可能電池６１の電圧をチェックする
ようになっている。そして、電池チェック回路５６によ
り交換可能電池６１の電圧が低下して所定値よりも消耗
していることが検出されると、交換可能電池６１による
給電が停止され、シールド電池６０によるバックアップ
動作のみを実施するように切り替えられると共に、表示
灯５７を点灯させて交換可能電池６１の消耗状態つまり
電池交換時期であることが報知されるようになってい
る。

【００７６】次に、通信エリア１９〜２１の長さ寸法Ｌ
ａについて説明する。すなわち、通信エリア１９〜２１
は、そこを車載機３４が通過する際に、確実に通信を行
う必要があることから、最低限でも通信途中で通信エリ
ア１９〜２１の外に出てしまうことを避けるために、道
路１１の進行方向に沿って一定以上長さ寸法Ｌａを設定
しておく必要がある。

【００７７】すなわち、まず、通信エリア１９〜２１に
長さ寸法Ｌａの必要条件は、次式で設定される。この場
合において、式中、Ｃは送信するデータの情報量（バイ
ト）、Ｓは通信速度（ビット／秒）、ｔは機器内での情
報処理速度（秒）、Ｖは車両速度（ｍ／秒）、ｎは１回
の料金徴収データ授受に必要な通信回数として規定され
る再送信回数を示している。

【００７８】

【数１】

【００７９】上述の条件式において、例えば、その一例
として、車両速度を１２０ｋｍ／ｈ，情報量を１５０バ
イト，データ処理時間を１０ｍ秒，通信速度を１００ｋ
バイト，再送信回数を３回とした場合について計算して
みると、通信エリア１９〜２１に必要な長さ寸法Ｌａ
は、２．２ｍよりも大きい値に設定すれば良いことが計
算できる。

【００８０】この場合に、車両速度をより高速に対応で
きるようにするためには、条件式に従うと、通信エリア
１９〜２１の長さ寸法Ｌａを長くする必要があるが、そ
の長さ寸法Ｌａが大きくなり過ぎると、通信エリア１９
〜２１内に同時に複数の車載機３４（３５）が進入する
状態が発生しやすくなるので、混信の発生確率が高くな
る不具合がある。したがって、長さ寸法Ｌａの値は、通
行車両のうちの最小サイズのものの長さ寸法よりも短く
設定した状態を保持することが望ましい。

【００８１】以上の点から考慮すると、高速車両に対応
できるようにする場合には、通信エリア１９〜２１の長
さ寸法Ｌａを長く設定することに代えて、通信速度Ｓの
値を大きく設定する構成とすることが好ましい。そこ
で、通信速度Ｓを増加させるための原理について以下に
簡単に説明する。

【００８２】車載機３４と路上機１５との間での通信
は、路上機１５から送信される無変調の搬送電波を車載
機３４側で反射させるときに変調して路上機１５側に応
答信号を送信するようにしている。ここで、通信速度Ｓ
は、変調波の占有帯域幅から決定される。占有帯域幅
は、送信信号のスペクトラムから求められる電力におい
て、送信電力全体の９９％になるスペクトラム幅の大き
さを求めることで計算される。図１１は、変調信号とそ
のスペクトルを模式的に示したものであり、変調信号の
スペクトルをｎ個とったときの電力割合Ｋｎ（ｎ＝１，
３，５，…）は次式のように表すことができる。

【００８３】

【数２】

【００８４】上式において、変調信号の立ち上がり時間
をτとすると、変調信号傾斜率は２τ／Ｓとして表さ
れ、この変調信号傾斜率にπを乗じた値をψ（＝２πτ
／Ｓ）としている。したがって、例えば、変調信号の傾
斜率を０．０３としたときに、ψの値は０．０３πとな
り、このとき、式（２）からＫ9 ＝９８．９％が得ら
れ、Ｋ11＝９９．３％が得られる。この結果から、占有
帯域幅は１１番目のスペクトルまでを取ることで形成で
きる。そして、通信周波数帯を例えば２．５ＭＨｚとす
ると、最大通信速度は１１４ｋｂｐｓとすることができ
るようになる。また、通信速度を上げる方法として、通
信周波数帯を大きく設定したり、あるいは変調信号傾斜
率を大きく設定する等の方法がある。具体的には、変調
信号のτを大きくすることにより通信速度を大きくする
ことができるということになる。

【００８５】なお、本実施例においては、使用している
搬送電波の周波数を２．４５ＧＨｚ領域とし、使用可能
周波数帯は２６ＭＨｚとしている。そして、この使用可
能周波数帯を１２チャンネルに分割して１つのチャンネ
ル当たり２．１７ＭＨｚを通信周波数帯として割り当て
ている。これを変調信号傾斜率０．０３の変調信号で変
調し１００ｋｂｐｓの通信速度を得ることができた。

【００８６】そこで、１２台のアンテナ素子を準備し、
それぞれの通信周波数を２４５１±（ｎ×２．１７）Ｍ
Ｈｚとした。ここで、ｎは１〜６の整数である。このよ
うにして設定される周波数のアンテナ素子がアンテナユ
ニット１台あたりにそれぞれ２台設置されている。この
構成で、車両最高速度を１２０ｋｍ／ｈとして１５０バ
イトの情報量を通信し、データ処理時間が１２ｍ秒，再
送回数を３回とした場合に対応できるようにするため
に、通信可能な長さ寸法Ｌａの値を３ｍに設定してい
る。

【００８７】また、通信可能な長さ寸法Ｌａを設定する
ために、誘電率３．７のＢＴレジン両面プリント基板を
プリント基板２９として採用し、パッチ３０ａ〜３０ｈ
を一辺が３０ｍｍとして設定した。そして、各アンテナ
素子からは２０ｍＷの出力を設定し、パイロット質問信
号の送信時間間隔を１０ｍｓとした。これにより、高速
道路１１を通行する各車両３２が通信エリア１９〜２１
を通過する際には、各アンテナユニット１６〜１８のい
ずれかにより各車両３２が搭載している車載機３４と確
実に通信を行うことができるようになるのである。

【００８８】次に、本実施例の作用について、図１８な
いし図３４をも参照して説明する。通常の場合において
は、自動車が各車線１２〜１４を１台ずつ別れて走行す
る状態が想定されるので、この場合には、従来と同様に
して通信エリア１９〜２１内を通過する自動車の車載機
３４とそれぞれ通信処理を行って料金徴収データの授受
を確実に実行することができる。

【００８９】以下においては、従来混信が発生するもの
と予想される状況を例にとって、その場合でも確実に通
信処理が行われることを説明する。すなわち、まず、図
１８に示すように、２台の自動車３２，３３がアンテナ
ユニット１８の通信エリア２１にほぼ同時に進入してい
る状況で、これによってアンテナユニット１８において
は、各自動車３２，３３の車載機３４，３５との通信が
可能になるといった場合である。この場合、自動車３２
は、アンテナユニット１７の通信エリア２０との重複通
信エリアを通過するものとする。

【００９０】この状況においては、通信が行われる態様
として図１９および図２０のいずれかに示すような場合
が生ずる。すなわち、図１９において、アンテナユニッ
ト１６および１８は時刻ｔ０〜ｔ７においてΔｔの時間
間隔で繰り返しパイロット質問信号を出力している。こ
れに対して、アンテナユニット１７は、両隣のアンテナ
ユニット１６，１８とはΔｔ／２の時間差をもって同様
にΔｔの時間間隔で繰り返しパイロット質問信号を出力
している。

【００９１】そして、車載機３４および３５が共にアン
テナユニット１８からパイロット質問信号ＰＬＴを受信
した（時刻ｔ０）場合に、各車載機３４，３５において
は、起動回路５３ａが動作してスリープ状態からウェイ
クアップ状態になり、通信処理動作を開始し、そのパイ
ロット質問信号ＰＬＴに含まれる場所を示すコードおよ
びガントリ１５のコード番号を認識して記憶し、この
後、前述したようにしてそれぞれ応答信号ＲＳＰ１，Ｒ
ＳＰ２を生成して送信するようになる。この場合、応答
信号ＲＳＰの送信は、アンテナユニット１８から送信さ
れる無変調の搬送電波を前述したように応答信号で変調
することにより反射して送信電波とするようになってい
る。

【００９２】そして、応答信号ＲＳＰ１，ＲＳＰ２に
は、自己に装着されたＩＣカード６６に登録されている
識別コードを含んでいる。そして、応答信号ＲＳＰ１，
ＲＳＰ２の送信タイミングは、各車載機３４，３５のそ
れぞれにおいて、複数のタイムスロットからランダムに
選択されたタイムスロットに設定されるようになってい
る。これにより、複数の車載機３４，３５から同時に応
答信号ＲＳＰを送信する場合でも、それらの送信タイミ
ングが重複する確率を低くすることができ、混信による
通信不能の状態が発生する機会を少なくすることができ
る。

【００９３】そして、図１９に示す場合においては、車
載機３５からの送信信号が車載機３４からの送信信号の
送信タイミングよりも早いタイミングのタイムスロット
に入ったために、アンテナユニット１８は、応答信号Ｒ
ＳＰ１，ＲＳＰ２の受信順位を車載機３５を第１番目に
して車載機３４を第２番目としている。アンテナユニッ
ト１８は、まず、車載機３５に対して質問信号として車
載機情報送信要求信号ＲＣ１を送信する（時刻ｔ１）。
この車載機情報送信要求信号ＲＣ１には、場所を示すコ
ード，ガントリのコード番号および相手の車載機３５の
ＩＣカード６６に登録された識別コードが含められてお
り、車載機３４および３５が受信したときに、車載機３
５は受信動作を行うが、車載機３４は識別コードが異な
ることからこれを自己に対するものではないと判別して
通信処理を実行しないようになっている。

【００９４】車載機３５は、車載機情報送信要求信号Ｒ
Ｃ１を受信すると、これに応じてＩＣカード６６からＩ
Ｃカード識別コード，残高金額データなどのデータを読
出してカードリード信号ＲＤ１を生成し、アンテナユニ
ット１８に対して上述同様にして送信するようになる。
次にアンテナユニット１８は、カードリード信号ＲＤ１
を受信すると、料金徴収データ処理のための所定のデー
タをカード書込み信号ＷＤ１として車載機３５に送信す
るようになる（時刻ｔ２）。この場合、カード書込み信
号ＷＤ１には、料金徴収命令コード，料金データ，場所
コード番号，ガントリのコード番号，車載機３５の識別
コードおよび動作時刻データなどが含まれている。な
お、車載機３５からの応答信号ＲＳＰが異常であった場
合には、アンテナユニット１８は、所定の異常処理ルー
チンを実行して処置をするようになっている。

【００９５】そして、車載機３５は、カード書込み信号
ＷＤ１を受信すると、その内容を読みとって所定の書込
み処理を行い、この後、場所のコード信号，ガントリの
コード番号および車載機３５の識別コードを含んだ書込
み終了信号ＥＮＤ１を前述同様にして送信する。アンテ
ナユニット１８は、書込み処理の終了信号ＥＮＤ１を受
信すると、受信したことを知らせるための終了確認信号
ＡＣＫ１を車載機３５に送信するようになり、車載機３
５はこの終了確認信号ＡＣＫ１を受けると、通信が終了
したとして起動回路５３ａが停止して再びスリープ状態
に移行するようになる。

【００９６】なお、車載機３４，３５は、同じ路上機１
５の通信エリア１９〜２１内で再びパイロット質問信号
ＰＬＴを受信しても、既に通信処理を実施している場合
には、内部に記憶されている通信結果のデータから判定
してこれを無視するようになっており、これによって他
の車載機による通信を妨げないようになっている。ま
た、このことは、同一の通信エリア２１あるいは同一の
ガントリ１５の通信エリア１９〜２１内での重複通信を
防止して料金の二重徴収の弊害もなくす構成としても機
能しているものである。

【００９７】また、実際の料金徴収処理においては、車
載機３５（３４）は、通信エリア１８を通過した後に、
前述した書込み信号ＷＤ１によって指定された種々の書
込みデータに基づいて、料金残高からいま通信して送信
された料金データを差し引いた額に対応するデータをＩ
Ｃカードインターフェイス５４を介してＩＣカード６６
に書き込む処理を行うようになっている。

【００９８】次に、アンテナユニット１８は、通信順位
が第２番目となっている車載機３４に対して上述同様に
して車載機情報送信要求信号ＲＣ１を送信し、車載機３
４との通信を開始するようになる。そして、アンテナユ
ニット１８により、上述同様にしてカード書込み信号Ｗ
Ｄ２，終了確認信号ＡＣＫ２を順次送信して車載機３４
との通信を実行して通信処理が終了すると、車載機３４
もスリープ状態に移行するようになる。これにより、略
同時に２つの車載機３４，３５がアンテナユニット１８
の通信エリア２１内に進入した場合でも、両者との間で
確実に通信を行うことができるようになる。なお、車載
機３４，３５を搭載した自動車３２，３３が通常の速度
で通行していれば、両者が通信エリア２１内から出るま
での間に十分通信処理を行うことができるようになって
いる。

【００９９】さて、上述の場合には、一つのアンテナユ
ニット１８に対して２つの車載機３４，３５が順次通信
処理を行う動作の場合について説明したが、車載機３５
が隣接する通信エリア２０と重複する領域を通過するこ
とから、受信タイミングによっては、車載機３５はアン
テナユニット１７からのパイロット質問信号を受信して
通信を行うことができる。図２０はその場合の通信処理
内容を示すもので、以下に説明する。

【０１００】この場合には、例えば、車載機３４，３５
が、アンテナユニット１８から同時にパイロット質問信
号ＰＬＴを受信して異なるタイムスロットでパイロット
応答信号ＲＳＰを送信するが、車載機３４が早いタイミ
ングで送信したことにより、アンテナユニット１８にお
ける通信の優先順位は車載機３４が第１番目となり車載
機３５が第２番目となる。そこで、上述のようにしてそ
れぞれの車載機３４，３５が応答信号ＲＳＰ１，ＲＳＰ
２を送信すると、車載機３５においては、続いてアンテ
ナユニット１７から送信されたパイロット質問信号ＰＬ
Ｔを受信するようになる。

【０１０１】各車載機３４，３５は、応答信号ＲＳＰ
１，ＲＳＰ２を送信した後に受ける質問信号の受信時点
で通信対象を固定するが、質問信号が得られない状態で
は、パイロット質問信号ＰＬＴに対する応答信号ＲＳＰ
を繰り返し送信するようになっている。そして、この場
合においては、車載機３５は、アンテナユニット１８で
は第２番目の通信順位が設定されているので、自己に対
する質問信号がまだ送信されない状態となっているが、
アンテナユニット１７から自己に対する質問信号が送信
されるようになる。

【０１０２】この結果、車載機３４は、アンテナユニッ
ト１８と通信処理を行い、車載機３５は、アンテナユニ
ット１７との間で通信処理を実施するようになり、それ
ぞれが、別々に同時に通信を行うようになる。したがっ
て、この場合には、図１９に示した前述の場合に比べて
全体の通信時間が短くなっており、効率的な通信処理が
行われることになる。つまり、車両３２，３３が通信エ
リア２０，２１を通過する間に確実に通信処理が実施で
きることになるのである。

【０１０３】次に、実際の走行パターンで、従来では混
信や通信不能が発生すると予想されるいくつかの例を図
２１ないし図３４に示し、それらの場合において本実施
例でそのような不具合が発生することなく確実に通信処
理が実施されることを説明する。

【０１０４】すなわち、まず、（１）低速走行状態で
は、図２３ないし図３０に示す通行状況が想定される。 （ａ）図２３は一つの車線例えば車線１３を複数の自動
車６７，６８，６９が数珠つなぎ状態で走行している場
合を示しており、この場合においては、各自動車６７〜
６９の車載機３４が低速度で順次通信エリア２０内に進
入してくるが、アンテナユニット１７は、進入する車載
機３４毎に順次通信処理を実行すると共に、通信処理が
終了してＩＣカード６６に料金徴収データの書き込みが
終了している場合には、以後同一のパイロット質問信号
を受信しても通信処理動作を実施しないので、次に進入
してくる車載機３４と通信処理を実施することができる
ようになり、各自動車６７〜６９の車載機３４と確実に
通信処理つまり料金徴収データの授受を確実に行うこと
ができるようになる。

【０１０５】（ｂ）図２４は渋滞時の多数の自動車７０
〜７６の間を二輪車７７が擦り抜けるようにして走行し
てゆく場合を示しており、この場合においても、二輪車
７７に搭載している車載機３４が通信エリア１９〜２１
のいずれかを通過する際に、アンテナユニット１６〜１
８のいずれかから受けるパイロット質問信号ＰＬＴによ
り確実に通信処理を行って料金徴収データの授受を行う
ことができるようになる。なお、このとき、自動車７０
〜７６は渋滞状態であるために、既に通信エリア１９〜
２１のいずれかに進入している状態で対応するアンテナ
ユニット１６〜１８との間で料金徴収データの授受が終
了しているので、二輪車７７の通行時点ではアンテナユ
ニット１６〜１８は、二輪車７７の車載機３４と確実に
通信処理を実施することができるのである。

【０１０６】（ｃ）図２５はトレーラ車等の車高の高い
バン型の大型車７８の直後に二輪車７９（あるいは小型
車）が走行する場合を示しており、この場合には、大型
車７８の陰になって後続の二輪車７８の車載機３４はア
ンテナユニット１６〜１８に対して死角に入ることが想
定される。すなわち、図２１に示すように、大型車７８
は車高が高いために、アンテナユニット１７の通信エリ
ア２０を車両の直後の領域で遮断して路面近傍側に死角
ＤＺ１を形成している。これによって、二輪車７９が通
信可能領域２０ｂ側に位置するときには死角ＤＺ１に入
って通信不能な状態となっている。

【０１０７】しかし、アンテナユニット１７による通信
エリア２０は、直下部に通信可能領域２０ａを設定して
いるので、大型車７８の通過に伴って図２２に示すよう
に死角ＤＺ１がＤＺ２のように小さくなり、二輪車７９
に対する通信可能領域が確保できるようになり、この状
態で確実に通信処理を行って料金徴収のデータ授受を行
うことができるようになる。

【０１０８】（ｄ）図２６は例えば車線１３に故障車両
８０が存在する場合で、その故障車両８０がちょうど通
信エリア２０内に進入した状態となっている場合であ
る。この場合には、前述したように、通信エリア１９〜
２１内に一度進入して通信処理を実行している場合に
は、以後、車載機３４は、パイロット質問信号を受けて
も通信処理を開始しないようになっているので、他の自
動車８１，８２が車線１２あるいは１４を通行して通信
エリア１９，２１を通過する場合には確実に通信処理を
実行して料金徴収データの授受を行うことができるよう
になる。

【０１０９】（ｅ）図２７は通信エリア１９〜２１の領
域を自動車８２が斜めに横切るようにして走行する場合
を示しており、この場合には、自動車８２の車載機３４
が最初に通過する例えば通信エリア１８にて通信処理が
終了すると、その時点で料金徴収データの授受が完了
し、その後通過する通信エリア１７，１６においては、
繰り返し同じ内容で通信することがなくなり、重複通信
をすることなく、確実に通信処理を実施することができ
るようになる。

【０１１０】（ｆ）図２８は例えば車線１３を通行する
車両としての大型車８４が故障車両等の牽引車両８５を
伴う場合を示しており、この場合には、大型車８４およ
び牽引車両８５の両者の車載機３４と通信処理を行うよ
うになっており、前述と同様にして大型車両８４の直後
に牽引車両８５が存在する場合でも確実に通信処理を行
うことができ、料金徴収のデータを授受することができ
る。

【０１１１】なお、牽引車両８５との通信を無効化する
場合には、牽引車両８５の車載機３４を電波のシールド
部材などで覆うようにして受信不能な状態として処置す
ることができる。また、大型車８４が牽引専用の車両で
ある場合には、あらかじめ車載機３４に装着するＩＣカ
ード６６に牽引車両がある場合にはこれを無効化すると
いったプログラムを作成しておけば、牽引車両８５と通
信を行った結果を無効化することができるようになる。

【０１１２】（ｇ）図２９は、自動車８６が高速道路１
１の走行中に、通信エリア２０に入った後すぐに引き返
すようにして走行する場合を示すもので、この場合に
は、料金徴収の仕様によってどのように設定するかが異
なるが、その一例として例えば、一度通信エリア２０内
に入ったら料金徴収を行い、直ぐにＵターンした場合に
は、記憶された料金徴収の場所，路上機番号や時刻情報
が同じになるため、料金徴収処理をキャンセルするよう
にした構成が考えられる。

【０１１３】（ｈ）図３０は例えば車線１２，１４をそ
れぞれ自動車８７，８８が通過し、車線１３に多数の二
輪車８９〜９３が一斉通過する場合を示すもので、この
場合には、二輪車８９〜９３が低速走行であるから通過
中に十分通信時間が確保できるので、通信エリア２０内
に進入した順番に車載機３４とアンテナユニット１７と
の間で通信処理を行って料金徴収のデータ授受を行うこ
とができる。

【０１１４】また、（２）高速走行時に発生する状況と
しては、次のような走行状況が考えられる。すなわち、
図３１に示すように各車線１２〜１４に自動車９４，９
５，９６が平行して走行する（ｉ）高速平行走行の場
合、図３２に示すように走行する自動車９７，９８のう
ち、一方の自動車９８が車線１３，１４を跨いだ状態で
走行する（ｊ）車線またぎ走行の場合、図３３に示すよ
うに狭い車間距離で連続して走行する２台の自動車９
９，１００が走行する（ｋ）高速連続走行の場合、ある
いは図３４に示すように車線１２，１４のそれぞれに大
型車１０１，１０２が平行して走行する状態でそれらの
間に挟まれて走行する自動車１０３がが存在する（ｌ）
大型車に挟まれた車両の走行の場合などがある。そし
て、これらの各走行パターンにおいても、前述の低速走
行の場合の走行パターンと同様にして通信処理を行うこ
とができるので、すべての車両が確実に料金徴収のデー
タ授受を行うことができるようになる。

【０１１５】このような本実施例によれば、次のような
効果を得ることができる。すなわち、第１に、路上機１
５として、高速道路１１の各車線１２〜１４に対応して
アンテナユニット１６〜１８を設ける構成とし、それら
各アンテナユニット１６〜１８により、所定の通信エリ
ア１９〜２１を設定して各車線１２〜１４毎に通行する
車両の車載機３４（３５）と通信処理を実行して料金徴
収のデータ授受を行うことができるようになる。

【０１１６】第２に、隣接する通信エリア１９〜２１間
で、重複通信エリアを設けると共に交互にパイロット質
問信号を送信するように構成しているので、車線を跨い
だ状態で車両が通行する場合でも、いずれかの通信エリ
アと確実に通信処理を実施することができる。

【０１１７】第３に、通信エリア１９〜２１の長さ寸法
Ｌａを条件式（１）の関係で設定しているので、車両が
通常の走行状態にある場合には、他の車両の車載機と同
時に通信する状態を極力排除することができる。

【０１１８】第４に、車載機３４（３５）の応答信号の
送信タイミングを、複数のタイムスロットからランダム
に選択したタイムスロットで設定するので、複数の車載
機が同時にパイロット質問信号を受信した場合でも同時
にパイロット応答信号を送信してしまう確率を低くして
混信を防止することができる。

【０１１９】第５に、アンテナ素子２２ａ〜２４ｂとし
て、８個のパッチ３０ａ〜３０ｈを用いたマイクロスト
リップ形のアレイアンテナとしているので、所定の形状
を有する通信エリアの設定を自由度をもって行うことが
できるようになる。

【０１２０】第６に、アンテナ素子２２ａ〜２４ｂの各
パッチ３０ａ〜３０ｈ間をインピーダンスの異なる伝送
線路３１ａ〜３１ｃで接続してサイドローブを極力小さ
くして通信エリアを設定するようにしたので、通信エリ
ア１９〜２１の高さ位置による領域のばらつきを極力防
止して一定の通信条件を確保できるようになる。

【０１２１】第７に、通信エリア１９〜２１をアンテナ
ユニット１６〜１８の直下部分にも設定しているので、
大型車の直後を走行する小型車や二輪車などの車載機に
対する通信の死角の発生を極力防止でき、確実な通信処
理を実施することができるようになる。

【０１２２】第８に、各車載機３４（３５）において、
同一の路上機１５とは２回以上通信処理を実施しないよ
うに構成しているので、渋滞時などの重複通信を防止で
きると共に、複数の車載機３４（３５）が通信エリア１
９〜２１内に存在する場合でも、通信が終了していれば
他の車載機３４（３５）の通信処理の妨害をすることが
なくなり、確実に料金徴収のデータ授受を実現できる。

【０１２３】第９に、車載機３４（３５）にＩＣカード
６６を装着して使用する構成としているので、使用者に
対応して料金徴収業務を行うことができる。

【０１２４】第１０に、車載機３４（３５）は、パイロ
ット質問信号を受信した時点でウェイクアップ状態とし
て動作を開始させ、通信を行わない状態ではスリープ状
態として起動を停止しているので、交換可能電池６１の
消耗を極力低減して省電力化を図ることができる。

【０１２５】図３５は本発明の第２の実施例を示すもの
で、第１の実施例と異なるところは、ガントリ１５に加
えて、その後方の所定位置に確認用路上機としての第２
のガントリ１１０を設けたところである。この第２のガ
ントリ１１０には、ガントリ１５と同様にしてアンテナ
ユニット１１１〜１１３が各車線１２〜１４に対応して
配設されており、それぞれのアンテナユニット１１１〜
１１３により通信エリア１１４〜１１６が設定されてい
る。また、第１のガントリ１５の上部には、各車線１２
〜１４に対応して通信エリア１１４〜１１６近傍を通過
する車両を撮影可能なカメラ１１７〜１１９が配設され
ている。

【０１２６】第２のガントリ１１０においては、第１の
ガントリ１５の各通信エリア１９〜２１を通過したとき
に実施した通信内容について、通信エリア１１４〜１１
６を通過する際に確認をするように構成されている。こ
のとき、車載機３４（３５）とアンテナユニット１１１
〜１１３とは、通信エリア１９〜２１を通過する際の場
合と略同様にして通信処理が実施される。そして、第２
のガントリ１１０における通信内容が第１のガントリ１
５における通信内容と異なるところは、カード書込み信
号ＷＤがないことと、代りにＩＣカード６６に正常にデ
ータが書き込まれたか否かを確認する信号が含まれてい
ることである。つまり、第２のガントリ１１０において
は、各アンテナユニット１１１〜１１３においてＩＣカ
ード６６に書き込まれた料金徴収のデータの内容を照合
して確認を行うのである。

【０１２７】これによって、照合結果が一致していれ
ば、各機器の動作が正常に実施されていることも確認す
ることができ、信頼性の向上を図ることができる。一
方、通信内容に不一致が生じた場合には、先に通信した
内容について異常処理ルーチンを行うと共に、その車両
を対応する車線１２〜１４のカメラ１１７〜１１９によ
って撮影する。この撮影画像データからその自動車のナ
ンバープレートのナンバーを認識して車両の所有者つま
りはＩＣカード６６の所持者を特定するようにしている
のである。

【０１２８】上述の場合に、第１のガントリ１５と第２
のガントリ１１０との間の距離Ｌｂは、後述の条件式
（３）で示す条件に適合するように設定されている。す
なわち、第１の実施例でも説明したように、車載機３４
（３５）は、通信エリア１９〜２１を通過中にアンテナ
ユニット１６〜１８と通信を行うと、その通信結果に基
づいて、通信終了後にＩＣカード６６への書込み処理を
行うため、所定の書込み処理時間ｔｒが必要となる。

【０１２９】そこで、その書込み処理時間ｔｒを確保し
て、その書込み処理が確実に終了した後に第２のガント
リ１１０の通信エリア１１４〜１１６に進入することを
条件とすると、条件式（３）を満たす必要がある。すな
わち、式中、Ｖｍは車両の最高速度であり、ｔｒはＩＣ
カード６６への書き込み処理時間である。

【０１３０】

【数３】

【０１３１】このような第２の実施例によれば、確認用
の路上機として第２のガントリ１１０を設け、車載機３
４が第１のガントリ１５を通過する際の通信内容を確認
するようにしたので、料金徴収のデータ授受を確認でき
ると共に、車載機３４の動作状態を確認することがで
き、実用上での信頼性の向上を図ることができる。

【０１３２】また、第２の実施例によれば、カメラ１１
７〜１１９を設けて、通信が不完全な場合にその車両の
ナンバープレートを撮影して所有者を特定するようにし
たので、電波障害や不測の事態が発生した場合でも、第
１のガントリ１５および第２のガントリ１１０による通
信処理の不具合発生を補助して確実な料金徴収業務を行
うことができ、実用上での信頼性の向上を図ることがで
きる。

【０１３３】図３６は本発明の第３の実施例を示すもの
で、第２の実施例の構成で示した第１のガントリと第２
のガントリを設ける構成の料金徴収システムを複数箇所
に設けた場合に、それらを統括して制御するようにした
構成を示すものである。

【０１３４】すなわち、図３６において、高速道路１１
の第１の料金徴収地点には第２の実施例と同様に構成さ
れた第１のガントリ１２０および第２のガントリ１２１
が設けられ、それぞれ車線１２〜１４に対応してアンテ
ナユニット１２２〜１２４およびアンテナユニット１２
５〜１２７が配設されている。また、第２の料金徴収地
点には同様に第１のガントリ１２８および第２のガント
リ１２９が設けられ、それぞれ車線１２〜１４に対応し
てアンテナユニット１３０〜１３２およびアンテナユニ
ット１３３〜１３５が配設されている。

【０１３５】また、各ガントリ１２０，１２１，１２
８，１２９にはそれぞれのアンテナユニット１２２〜１
２４，１２５〜１２７，１３０〜１３２，１３３〜１３
５を制御するための路上機制御機１３６〜１３９が接続
されている。また、第１の料金徴収地点の路上機制御機
１３６および１３７は信号処理装置１４０に接続され、
第２の料金徴収地点の路上機制御機１３８および１３９
は信号処理装置１４１に接続されている。そして、各信
号処理装置１４０，１４１は、他の料金徴収地点に対応
して設けられた信号処理装置と共にＬＡＮ回線１４２に
共通に接続されており、そのＬＡＮ回線１４２は集中制
御手段としてのホストコンピュータ１４３に接続されて
いる。

【０１３６】そして、各料金徴収地点のガントリ１２
０，１２１，１２８，１２９はホストコンピュータ１４
３により集中的に制御され、これによって、すべてのア
ンテナユニット１２２〜１２４，１２５〜１２７，１３
０〜１３２，１３３〜１３５が信号処理装置１４０，１
４１および路上機制御機１３６〜１３９を介して所定タ
イミングで制御されるようになる。そして、各アンテナ
ユニットにおいて車載機３４との間の通信により授受さ
れた料金徴収データはＬＡＮ回線１４２を介してホスト
コンピュータ１４３に集積されるようになり、高速道路
１１の各料金徴収地点の種々のデータを統括的に処理す
ることができるようになっている。

【０１３７】なお、上記したホストコンピュータ１４３
は、料金徴収データの取扱いのみならず、高速道路１１
の各料金徴収地点における車両の走行状態についても統
計処理などを行うことができ、道路管理情報を得ること
もできる。

【０１３８】このような第３の実施例によれば、各料金
徴収地点に配置されるガントリ間をＬＡＮ回線１４２に
て結合し、ホストコンピュータ１４３により統括的に制
御することができ、各ガントリ間を接続する配線を簡単
にした構成としながら、総合的にデータの取扱いを行う
ことができ、また、システムのソフトウェア変更も行い
易くなる。また、料金徴収データを統括的に扱うことが
できるので、料金徴収業務のみならず道路管理情報とし
ても利用することができるようになる。

【０１３９】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形また拡張できる。高速道路
以外にも、有料駐車場の料金徴収業務にも適用できる。
この場合には、複数の車線から同時に車両が進入できる
ように構成することができ、出入口でその都度停車して
料金徴収の手続きを行う必要がなくなって迅速な出入り
を可能にすると共に人員削減を図れる。

【０１４０】また、料金徴収業務以外に、車両の通行状
態の調査等のデータの授受などの各種のデータの授受に
適用することができる。例えば、交通量を調査して道路
情報を作成することに使用したり、都市交通計画等への
応用を図ることもできる。

【０１４１】車線は３つに限らず、２つでも良いし、４
以上でも良い。車載機は自動車に固有のものとした構成
としてＩＣカードを用いない構成とすることもできる。
車載機は、パイロット質問信号を受信してウェイクアッ
プする構成に限らず、常時動作しているものを用いても
良い。アンテナ素子はパッチ以外のものを使用するもの
でも良い。アンテナ素子は、プリント基板に代えてセラ
ミック板を用い、パッチと伝送線路とを薄膜プロセスで
形成する構成としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を全体構成の外観斜視図

【図２】アンテナユニット部分の縦断側面図

【図３】アンテナユニットの外観斜視図

【図４】アンテナ素子の外観斜視図

【図５】車載機のアンテナ素子の平面図

【図６】アンテナユニットの電気的構成の概略図

【図７】車載機の電気的構成図

【図８】車載機の通信回路の電気的構成図

【図９】アンテナ素子の搬送電波周波数と車載機のアン
テナ特性

【図１０】アンテナ素子の信号出力波形図

【図１１】アンテナ素子の信号出力の周波数特性図

【図１２】通信エリアを示す側面図

【図１３】異なる高さ寸法での通信エリアの平面図

【図１４】アンテナ素子のパッチ数と通信可能領域の対
応図（平面図）

【図１５】アンテナ素子のパッチ数と通信可能領域の対
応図（側面図）

【図１６】アンテナユニットのメインローブとサイドロ
ーブとの形状を示す側面図

【図１７】アンテナユニットの通信エリア内における車
載機の応答信号の到達領域を示す側面図

【図１８】ひとつの通信エリア内に略同時に２つの車載
機が存在する場合の作用説明図

【図１９】各アンテナユニットおよび２つの車載機の出
力のタイムチャート（その１）

【図２０】各アンテナユニットおよび２つの車載機の出
力のタイムチャート（その２）

【図２１】大型車の直後に存在する二輪車の通信態様を
説明する側面図（その１）

【図２２】大型車の直後に存在する二輪車の通信態様を
説明する側面図（その２）

【図２３】数珠つなぎ状態の走行状況説明図

【図２４】渋滞時の自動車の間の二輪車の走行状況説明
図

【図２５】大型車の直後に存在する二輪車の走行状況説
明図

【図２６】故障車両が存在する場合の走行状況説明図

【図２７】複数の車線を跨いで斜め走行する場合の走行
状況説明図

【図２８】牽引車両を伴う走行状況説明図

【図２９】通信エリアに入った後引き返す車両の走行状
況説明図

【図３０】乗用車と多数の二輪車の一斉通過の場合の走
行状況説明図

【図３１】高速走行時で同時平行走行する場合の走行状
況説明図

【図３２】車線跨ぎ走行がある場合の走行状況説明図

【図３３】高速連続走行の場合の走行状況説明図

【図３４】大型車に挟まれた状態で走行する場合の走行
状況説明図

【図３５】本発明の第２の実施例を示す全体構成の外観
斜視図

【図３６】本発明の第３の実施例を示す図３５相当図

【図３７】従来例を示す概略構成の平面図

【図３８】車両の走行状況が異なる状態で示す図３７相
当図

【図３９】路上機と車載機との間の通信状態を図３７の
状況に対応して示すタイムチャート

【図４０】図３８に対応して示す図３９相当図

【符号の説明】

１１は高速道路（道路）、１２〜１４は車線、１５はガ
ントリ（路上機）、１６〜１８はアンテナユニット、１
９〜２１は通信エリア、１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０
ｂ，２１ａ，２１ｂは通信可能領域、１９ｃは重複領
域、２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ
はアンテナ素子、２６は制御回路部、２９はプリント基
板、３０ａ〜３０ｈはパッチ、３１ａ〜３１ｃは伝送線
路、３１ｄは給電端子、３２，３３は自動車（車両）、
３４，３５は車載機、３６はアンテナ、３７はプリント
基板、３８，３９はパッチ、４０ａ，４０ｂは伝送線
路、４１はアンプ、４３は制御部、４４はコントロール
回路、４６はインターフェイス回路、４７は変調回路、
４８は発振器、４９はサーキュレータ、５０は受信回
路、５１は混合器、５２は制御回路、５３は通信回路、
５３ａは起動回路、５４はＩＣカードインターフェイ
ス、５５は表示部、５６は電池チェック回路、５７はラ
ンプ、５８は不正防止センサ、５９はパワーユニット、
６０はシールド電池、６１は交換可能電池、６２はＤＣ
／ＤＣコンバータ、６３は検波器、６４は送信信号変調
回路、６５はデータ信号変調回路、６６はＩＣカード、
１１０は第２のガントリ（確認用路上機）、１１１〜１
１３はアンテナユニット、１１４〜１１６は通信エリ
ア、１１７〜１１９はカメラ、１２０，１２８は第１の
ガントリ（路上機）、１２１，１２９は第２のガントリ
（確認用路上機）、１２２〜１２７，１３０〜１３５は
アンテナユニット、１３６〜１３９は路上機制御機、１
４０，１４１は信号処理装置、１４２はＬＡＮ回線、１
４３はホストコンピュータ（集中制御手段）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｓ 13/76 13/79 Ｇ０８Ｇ 1/017 Ｈ０４Ｂ 7/26 (72)発明者 松元 学 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 山下 睦志 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 加後 義行 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に設けられ、質問信号を受信すると
   その質問信号に続けて受信する無変調の搬送電波を変調
   して反射することにより応答信号を送信するようにした
   車載機と、 複数の車線を有する道路の所定箇所にそれら複数の車線
   を上方位置で跨ぐようにして配設された路上機と、 この路上機の各車線に対応した位置に配設され直下に位
   置する車線に前記車両の長さ寸法に対して同程度以下の
   長さ寸法を有する所定の通信エリアを設定する複数のア
   ンテナユニットと、 これら複数のアンテナユニットのそれぞれに設けられ、
   少なくとも隣接するもの同士の間では異なる発振周波数
   で動作して前記通信エリアを複数の通信可能領域で分担
   して設定する複数のアンテナ素子と、 前記通信エリアが重複する領域を有する前記アンテナユ
   ニット間の質問信号の送信タイミングを異なるようにし
   て送受信の制御を行う通信制御手段とを具備したことを
   特徴とする車両用通信装置。
2. 【請求項２】 前記アンテナユニットは、そのアンテナ
   ユニットが配置された車線の直下部に通信可能領域を設
   定する第１のアンテナ素子と、この第１のアンテナ素子
   の通信可能領域よりも遠方側に通信可能領域を設定する
   第２のアンテナ素子とを備えた構成とされていることを
   特徴とする請求項１記載の車両用通信装置。
3. 【請求項３】 前記通信制御手段は、前記複数のアンテ
   ナユニットにより所定時間間隔を存してパイロット質問
   信号を繰り返し出力し、それら複数のアンテナユニット
   のうちの前記車載機からパイロット応答信号を受信した
   アンテナユニットはその後質問信号を送信して対応する
   車載機との間で通信を行うように構成され、 前記車載機は、前記パイロット質問信号を受信するとこ
   れに対するパイロット応答信号を出力し、以後受信する
   質問信号に対して応答信号を送信する車載機通信制御手
   段を備えた構成とされていることを特徴とする車両用通
   信装置。
4. 【請求項４】 前記車載機は、通信内容を記憶する記憶
   手段を備え、 前記車載機通信制御手段は、前記路上機からパイロット
   質問信号を受信したときにその通信内容を記憶し、以
   後、同一の路上機からのパイロット質問信号の受信があ
   ってもこれを無効化して通信を行わないように制御する
   ように構成されていることを特徴とする請求項３記載の
   車両用通信装置。
5. 【請求項５】 前記アンテナ素子は、マイクロストリッ
   プ形のアンテナにより構成されていることを特徴とする
   請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用通信装置。
6. 【請求項６】 前記アンテナ素子は、正方形のパッチを
   複数個並べて構成したマイクロストリップ形のアレイア
   ンテナにより構成されていることを特徴とする請求項５
   記載の車両用通信装置。
7. 【請求項７】 前記アンテナ素子は、前記複数のパッチ
   間を連結する給電経路のインピーダンスを中央部が低く
   端部に至るにしたがって高い値となるように設定して、
   前記通信エリアのサイドローブを小さくするように構成
   されていることを特徴とする請求項６記載の車両用通信
   装置。
8. 【請求項８】 前記アンテナ素子は、前記通信エリアの
   設定方向を調整可能な方向調整手段を具備した構成とさ
   れていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
   に記載の車両用通信装置。
9. 【請求項９】 前記車載機は、識別コードが記憶されて
   いると共に通信データを読み書き可能なＩＣカードが着
   脱可能な構成とされていることを特徴とする請求項１な
   いし８のいずれかに記載の車両用通信装置。
10. 【請求項１０】 前記車載機通信制御手段は、前記車載
    機がパイロット信号を受信したときに、複数のタイムス
    ロットのうちからランダムに選択したタイムスロットの
    タイミングで応答信号を送信するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の
    車両用通信装置。
11. 【請求項１１】 前記路上機による通信結果を確認する
    ために前記車載機と通信を行うように設けられた確認用
    路上機を具備したことを特徴とする請求項１ないし１０
    のいずれかに記載の車両用通信装置。
12. 【請求項１２】 前記確認用路上機は、前記路上機に対
    して少なくとも前記車載機内部でのデータ処理に必要な
    時間を確保できる距離を存した位置に配設されているこ
    とを特徴とする請求項１１記載の車両用通信装置。
13. 【請求項１３】 前記アンテナユニット間を相互に接続
    するＬＡＮ回線と、 このＬＡＮ回線を介して前記路上機および確認用路上機
    とを駆動制御する集中制御手段とを具備したことを特徴
    とする請求項１１または１２記載の車両用通信装置。
14. 【請求項１４】 前記路上機の通信エリアを通過した車
    両のナンバープレートを撮影可能なカメラを設けたこと
    を特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の車
    両用通信装置。
15. 【請求項１５】 前記路上機は、有料道路に設けられ、
    その通行により必要な料金徴収用のデータの授受を行う
    ように構成されていることを特徴とする請求項１ないし
    １４のいずれかに記載の車両用通信装置。