JPH0870328A

JPH0870328A - 非接触ｉｃカードシステム

Info

Publication number: JPH0870328A
Application number: JP20224494A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kato; 聖樹加藤; Keiichi Morishita; 慶一森下; Masayuki Yasui; 真之泰井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2018-06-16
Also published as: JP3416280B2

Abstract

(57)【要約】【目的】車載機から地上機にデータを送信する場合
で、かつホモダイン検波後の２つの信号を切り替える際
に発生するデータエラーを訂正する機能を持つ非接触Ｉ
Ｃカードシステムを提供する。【構成】車両が料金所に入ると、車載機３におけるＣ
ＰＵ３３は、通信回路３５及びアンテナ３６を介して路
上機と無線通信を行ない、ＩＣカード３２から読み取っ
た残高データ等の送信データに対し、誤り訂正符号回路
６０で誤り訂正符号を付加し、通信回路３５及びアンテ
ナ３６を介して無線出力する。地上機は、車載機３から
のデータを受信アンテナで受信し、アンプで増幅した
後、ホモダイン検波して誤り訂正復号回路へ出力する。
誤り訂正復号回路は、ホモダイン検波された信号に対
し、データと訂正ビットを比較して相関を求め、データ
がエラーしている場合には、訂正ビットによりそれを補
って正常なデータを再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有料道路の料金収受設
備等において使用される非接触ＩＣカードシステムに関
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。これに対し、料
金所での料金の受け渡しの必要のない料金収受システム
として、ＩＤデータを記録し、外部と無線通信可能な非
接触式のＩＣカード等の車載機を利用した非接触ＩＣカ
ードシステムが開発されている。

【０００３】図３は、上記非接触ＩＣカードシステムを
利用した有料道路料金収受設備の構成図である。同図に
示すように、路面１を走行する車両２には車載機３が搭
載されている。

【０００４】一方、上記路面１上には、車両検知装置４
が配設されている。この車両検知装置４は、路面１の両
側に配置した車両分離器５，６及び路面１に埋設した軸
数検知器７とから構成される。上記車両検知装置４は、
車両分離器５，６により、通行する車両２を１台ごとに
分離検出し、同時に軸数検知器７によって車両２の軸数
の検出を行ない、料金収受装置８に検出信号を送出す
る。また、路面１の側部には、上記車両検知装置４の後
方に路上機９が設置される。この路上機９には、車載機
３からの電波を受信するカードアンテナ１０が設けられ
ている。路上機９は、車載機３から送信されたＩＤデー
タや残高データを読み取り、料金収受装置８に出力す
る。また、料金収受装置８は、車両２の料金額等のデー
タを処理するブース収受機１１と領収書発行機１２によ
って構成され、ブース収受機１１に設けられた車種別の
押釦を押圧することにより、領収書発行機１２から領収
書を発行する。

【０００５】また、上記料金収受装置８は、データ処理
装置１３に接続されている。このデータ処理装置１３
は、車載機３の処理データ及びブース収受機１１におい
て処理されたデータ等を集計記録する。また、料金収受
装置８の隣に配設される料金表示器１４は、ブース収受
機１１で処理した車両２の料金額の表示を行ない、車載
機３で使用する前払い式カードの利用後の残高、残回数
の表示を行なう。また、料金表示器１４の後方に配設さ
れる発進案内信号灯１５は、車載機３を搭載する車両２
に対して通行の可否を知らせるもので、上部に、ＩＣカ
ード読み取り不良時に警告を通知する発進警告灯１６が
設けられている。また、発進案内信号灯１５の後方、か
つ、路面１上に配設される発進検知装置１７は、車両２
の通過検出を行なう車両分離器１８，１９と、車両２の
軸数検知を行なう軸数検知器２０とから構成され、通行
する車両２の発進完了を検知してシステムを元の状態に
戻す。なお、発進検知装置１７の後方に設置される監視
テレビカメラ２１は、ＩＣカード読み取り不良の場合
に、車両２を撮影する。

【０００６】従来における分離型の車載機３の構成を図
４に示す。同図に示すように、車載機３は、アダプタ３
１と、このアダプタ３１に対して挿入、挿出されるＩＣ
カード３２とで構成される。更に、アダプタ３１は、Ｃ
ＰＵ（中央処理装置）３３、ＲＯＭ３４、通信回路３
５、アンテナ３６、ＩＣカードＩ／Ｆ（インタフェー
ス）回路３７、ＩＣカード挿入部３８、バッテリ３９か
ら構成され、車両２に固定設置される。また、ＲＯＭ３
４には制御用プログラムと、車種データ及び車両用ＩＤ
データが格納されており、ＩＣカード３２には残高デー
タ、支払い履歴データ等が書き替え可能に格納されてい
る。

【０００７】定常時には、ＩＣカード３２がＩＣカード
挿入部３８に挿入されている。挿入されたＩＣカード３
２とＣＰＵ３３との間のデータの授受は、ＩＣカードＩ
／Ｆ回路３７を介して行なわれる。そして、ＣＰＵ３３
は、ＲＯＭ３４に記憶されている制御プログラムに従
い、以下に説明するような制御を行なう。なお、各部に
はバッテリ３９により給電が行なわれ、アンテナ３６に
より路上機９との間でデータの無線伝送が行なわれる。
また、ＩＣカード３２は、残高の更新をするとき等にア
ダプタ３１から抜き出され、残高を更新した後、再びＩ
Ｃカード挿入部３８に挿入される。

【０００８】図３に示すように、車両２が車両検知装置
４を通過して料金所に入ると、車両検知装置４により車
両２の通過が検知され、その検知信号が料金収受装置８
に送られる。これにより料金収受装置８は、路上機９を
介して車両２に搭載されている車載機３との通信を開始
する。

【０００９】車載機３におけるＣＰＵ３３は、通信回路
３５及びアンテナ３６を介して路上機９と無線通信を行
ない、路上機９からの要求により、ＩＣカード３２から
読み取った残高データと支払い履歴データ、及びＲＯＭ
３４から得た車種データと車両用ＩＤデータを通信回路
３５及びアンテナ３６を介して無線出力する。次に路上
機９は、車載機３から上記ＩＤデータ等を受信して料金
収受装置８に送出し、この料金収受装置８において決定
された車種等に応じた課金データを車載機３に送信す
る。ＣＰＵ３３は、アンテナ３６及び通信回路３５を介
して受信した上記課金データを課金履歴としてＩＣカー
ド３２に格納すると共に、前回の残高から課金料金を減
算処理した残高をＩＣカード３２に格納する。

【００１０】図５は、上記路上機９、料金収受装置８等
を含む地上機側の回路構成を示すブロック図である。地
上機は、ＣＰＵ４０、通信回路４１、発振器４２、変調
器４３、アンプ４４、４７、ホモダイン検波回路５５等
からなっている。

【００１１】上記ＣＰＵ４０は、通過する車両２に対す
る呼び出し信号や車種に対応した課金データを含む課金
信号のデータを決定する。通信回路４１は、ＣＰＵ４０
から得たデータを無線通信できる形に加工したり（パケ
ット・フォーマットの作成）、無線通信で得られたシリ
アルデータをＣＰＵ４０が認識できる形に変換（パケッ
ト・フォーマットの分解）する機能を有している。発振
器４２は、無線通信の搬送周波数の信号を発振して変調
器４３に入力する。変調器４３は、この搬送波を通信回
路４１から送られてくる送信データで変調し、その変調
波をアンプ４４で増幅し、送信アンテナ１０Ａから放射
する。

【００１２】車載機３からの応答データを受信する場合
には、送信アンテナ１０Ａからは無変調の電波、つま
り、搬送波のみを放射する。車載機３は、この電波を利
用して送信データをこれに乗せて地上機に送信する。こ
のような無線通信方式を反射型、そして、その電波を反
射電波と呼ぶ。

【００１３】上記車載機３からの反射電波を受信アンテ
ナ１０Ｂで受信する。この受信アンテナ１０Ｂで受信し
た反射電波は、アンプ４７で増幅され、分配器４８で２
系統に分配される。この２系統をそれぞれＩ相、Ｑ相と
呼ぶ。反射型方式では、一般にこのＩ相、Ｑ相を利用し
たホモダイン検波回路５５が用いられる。

【００１４】このホモダイン検波回路５５は、分配器４
８と９０°シフタ４９、ミキサ５０，５１、ローパスフ
ィルタ５２，５３、信号選択回路５４から構成される。
ホモダイン検波は、構成が簡単で、容易にベースバンド
まで電波を周波数シフトでき、かつ送信電波の影響に左
右されず、反射電波を検波できるという利点がある。反
面、ヌルポイント、極性反転という欠点がある。それを
図６を用いて説明する。

【００１５】図６は、反射電波と搬送波をミキサにより
乗算した結果を示したものである。車載機のアンテナと
地上機の位置関係において、丁度位相関係が一致した点
を０°として基準とする。この点においての乗算波形は
Ｗ１となる。これをローパスフィルタで信号処理する
と、破線の波形が得られる。これがデータ１を送信した
場合である。

【００１６】ところが、９０°，２７０°では、データ
１が消滅してしまう。これがヌルポイントである。ま
た、１８０°では、データ１が反転してしまう。これが
極性反転である。

【００１７】ＩＱホモダイン検波は、ヌルポイントを解
決するのに有効である。つまり、Ｉ相が位相関係９０°
である場合、Ｑ相は１８０°であるはずであり、信号が
観測される方を選択、つまり、信号の大きい方を選択す
ることにより、ヌルポイントを回避できるからである。

【００１８】図５における信号選択回路５４は、上記Ｉ
相、Ｑ相の大小関係を比較し、大きい方を通信回路４１
に出力する。信号選択回路５４は、いわゆる信号切り替
え回路であり、車載機と地上機の位置関係が変化するご
とに切り替えなければならない。具体的には、周波数
２．４５ＧＨｚでの波長は１２ｃｍであり、大小関係
は、図６に示すようにＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で切り替
わるため、３ｃｍごとに切り替わることになる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
構成された従来の装置では、信号選択回路５４の電子回
路上の特性から切り替えの時間においてデータエラーが
発生していた。図７は、その様子を説明するものであ
る。

【００２０】Ａは車載機３の送信データであり、地上機
で所用されるデータでもある。ＢはＩ相の検波データで
あり、ＣはＱ相の検波データである。ここで時間Ｔ３か
らＴ４において、信号Ｂ，Ｃの大小関係が逆転したもの
とする。

【００２１】従って、信号選択回路５４から出力される
信号Ｄには、Ｔ３まではＢのデータが選択され、Ｔ４か
らはＣのデータが選択されるべきである。しかし、実際
には、Ｔ４において信号選択回路５４の切り替え時間が
発生し、Ｔ４においては、どちらも選択されない不安定
なデータが出現することになるからである。

【００２２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、車載機から地上機にデータを送信する
場合で、かつホモダイン検波後の２つの信号を切り替え
る際に発生するデータエラーを訂正する機能を持つ非接
触ＩＣカードシステムを提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両に搭載さ
れた車載機と地上に設置された地上機との間で非接触Ｉ
Ｃカードを用いて無線通信を行ない、地上機では受信信
号をホモダイン検波して検出する非接触ＩＣカードシス
テムにおいて、車載機側に誤り訂正符号化回路を設けて
送信データに誤り訂正ビットを付加して地上機に送信
し、地上機には誤り訂正復号回路を設け、上記車載機か
らの送信データを受信してホモダイン検波した後、上記
誤り訂正復号回路により訂正ビットを用いて復号化する
ことを特徴とする。

【００２４】

【作用】車両が例えば料金所等に設けられている地上機
との通信可能範囲に入ると、車両に搭載されている車載
機と地上機との間で通信を開始する。車載機は、ＩＣカ
ードから読み取った例えば残高データ等の送信データに
対し、誤り訂正符号回路で誤り訂正符号を付加し、通信
回路及びアンテナを介して無線出力する。地上機は、車
載機から送られてくるデータを受信アンテナで受信し、
アンプで増幅した後、ホモダイン検波して誤り訂正復号
回路へ出力する。この誤り訂正復号回路は、ホモダイン
検波された信号に対し、データと訂正ビットを比較して
相関を求め、データがエラーしている場合には、訂正ビ
ットによりそれを補って正常なデータを再生する。従っ
て、ホモダイン検波後の信号切り替え時にデータ・エラ
ーを生じた場合であっても、誤り訂正復号回路７０によ
り正しいデータを復元でき、車載機と地上機との間の無
線通信を正しく行なうことができる。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を有料道路料金
収受設備に実施した場合について説明する。なお、以下
に述べる実施例における有料道路料金収受設備は、図３
に示す構成と同じである。

【００２６】図１は、本発明の一実施例に係る非接触Ｉ
Ｃカードシステムにおける車載機３の構成を示すブロッ
ク図である。図１（ａ）に示すように、車載機３は、車
両２に固定して設置されるアダプタ３１と、このアダプ
タ３１に対して挿抜され、残高データや支払い履歴デー
タが書替え可能に格納されている可搬式のＩＣカード３
２によって構成される。

【００２７】上記アダプタ３１は、ＣＰＵ３３、ＲＯＭ
３４、誤り訂正符号回路６０、通信回路３５、アンテナ
３６、ＩＣカードＩ／Ｆ回路３７、ＩＣカード挿入部３
８、バッテリ３９から構成される。上記ＲＯＭ３４に
は、制御用プログラムと、車種データ及び車両用ＩＤデ
ータが格納されている。

【００２８】上記誤り訂正符号回路６０は、図１（ｂ）
に示すようにデータバッファ６１、訂正符号化回路６２
及びセレクタ６３により構成される。データバッファ６
１は、ＣＰＵ３３からの送信データを格納し、セレクタ
６３へ出力する。訂正符号化回路６２は、データバッフ
ァ６１に格納された送信データと相関関係があるデータ
を発生させ、セレクタ６３へ出力する。セレクタ６３
は、データバッファ６１に格納された内容と、訂正符号
化回路６２で得られたデータを各１ビットごとに切り替
えて通信回路３５に出力する。従って、通信回路３５に
送られるデータには、データ１ビットについて、訂正符
号化回路６２で得られた訂正ビットが１ビット付加され
ることになる。

【００２９】図２は、本発明の一実施例に係る非接触Ｉ
Ｃカードシステムにおける地上機の構成を示すブロック
図である。この地上機は、図５に示した従来回路に対
し、信号選択回路５４の後に誤り訂正復号回路７０を付
加したことを特徴としている。

【００３０】上記誤り訂正復号回路７０は、図２（ｂ）
に示すようにデータバッファ７１、復号化回路７２及び
検査回路７３で構成される。信号選択回路５４から出力
されたデータのデータビットは、誤り訂正復号回路７０
のデータバッファ７１に、訂正ビットは復号化回路７２
に格納される。上述したようにデータビットと訂正ビッ
トは交互に送信データに含まれるため、このような処理
は容易に実現できる。検査回路７３は、データと訂正ビ
ットを比較して相関を求め、データがエラーしている場
合には、訂正ビットによりそれを補い、例え訂正ビット
がエラーとなっていてもデータを通過させることによ
り、正常なデータ再生を行なうことができる。

【００３１】次に上記実施例における車載機３と地上機
との間のデータ通信動作について説明する。図１におい
て、ＩＣカード３２は、通常、ＩＣカード挿入部３８に
挿入された状態にある。この状態において、図３に示す
ように車両２が車両検知装置４を通過して料金所に入る
と、車両検知装置４により車両２の通過が検知され、そ
の検知信号が料金収受装置８に送られる。これにより料
金収受装置８は、路上機９を介して車両２に搭載されて
いる車載機３との通信を開始する。

【００３２】車載機３におけるＣＰＵ３３は、通信回路
３５及びアンテナ３６を介して路上機９と無線通信を行
ない、路上機９からの要求により、ＩＣカード３２から
読み取った残高データと支払い履歴データ、及びＲＯＭ
３４から得た車種データと車両用ＩＤデータを通信回路
３５及びアンテナ３６を介して無線出力する。車載機３
は、路上機９にデータを送信する際、ＣＰＵ３３から出
力されるデータに対し、誤り訂正符号回路６０で誤り訂
正符号を付加する。

【００３３】即ち、誤り訂正符号回路６０は、図１
（ｂ）に示すようにＣＰＵ３３からの送信データをデー
タバッファ６１格納する。また、訂正符号化回路６２に
より、データバッファ６１に格納された送信データと相
関関係があるデータを発生させ、セレクタ６３へ出力す
る。このセレクタ６３は、データバッファ６１に格納さ
れた内容と、訂正符号化回路６２で得られたデータを各
１ビットごとに切り替えて通信回路３５に出力する。即
ち、セレクタ６３は、データバッファ６１に格納された
データに対し、データ１ビットごとに、訂正符号化回路
６２で得られた訂正ビットを１ビット付加して通信回路
３５へ出力し、アンテナ３６より路上機９へ送信する。

【００３４】路上機９は、車載機３から上記ＩＤデータ
等を受信し、料金収受装置８に送出して処理する。この
路上機９、料金収受装置８等を含む地上機は、図２に示
すように、車載機３からの反射電波を受信アンテナ１０
Ｂで受信し、アンプ４７で増幅した後、ホモダイン検波
回路５５でホモダイン検波して誤り訂正復号回路７０へ
出力する。

【００３５】誤り訂正復号回路７０は、図２（ｂ）に示
すようにホモダイン検波回路５５から出力されるデータ
について、データビットはデータバッファ７１に、訂正
ビットは復号化回路７２に格納する。そして、このデー
タバッファ７１及び復号化回路７２に格納されたデータ
と訂正ビットを検査回路７３により比較して相関を求
め、データがエラーしている場合には、訂正ビットによ
りそれを補って正常なデータを再生し、図２（ａ）にお
けるＣＰＵ４０へ出力する。

【００３６】上記ＣＰＵ４０は、通過する車両２に対す
る呼び出し信号や車種に対応した課金データを含む課金
信号のデータを決定し、そのデータを通信回路４１によ
り無線通信できる形に加工して変調器４３に入力する。
変調器４３は、発振器４２で発生した搬送波を通信回路
４１から送られてくる送信データで変調し、その変調波
をアンプ４４で増幅し、送信アンテナ１０Ａから車載機
３に放射する。

【００３７】車載機３におけるＣＰＵ３３は、アンテナ
３６及び通信回路３５を介して受信した上記課金データ
を課金履歴としてＩＣカード３２に格納すると共に、前
回の残高から課金料金を減算処理した残高をＩＣカード
３２に格納する。

【００３８】上記のように地上機のホモダイン検波回路
５５内の信号選択回路５４において、信号切り替え時に
データ・エラーを生じた場合でも、誤り訂正復号回路７
０により正しいデータを復元でき、車載機３と地上機と
の間の無線通信を正しく行なうことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、車
載機のアダプタに誤り訂正符号回路を設けて送信データ
に誤り訂正符号を付加し、地上機側ではホモダイン検波
回路の出力側に誤り訂正復号回路を設けて誤り訂正を行
なうようにしたので、ホモダイン検波回路内の信号選択
回路の信号切り替え時にデータ・エラーを生じた場合で
も、正しいデータを復元でき、車載機と地上機との間の
無線通信を正しく行なうことができる。このため車両の
走行により車載機と地上機との位相関係が変化しても、
データエラーがなくなり、特に料金収受のように金額を
扱う場合において大きな効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る非接触ＩＣカードシス
テムにおける車載機の構成図。

【図２】同実施例における地上機の構成図。

【図３】非接触式ＩＣカードを利用した有料道路料金収
受設備の構成図。

【図４】従来の非接触ＩＣカードシステムにおける車載
機の構成図。

【図５】従来の非接触ＩＣカードシステムにおける地上
機の構成図。

【図６】ＩＱホモダイン検波の原理図。

【図７】ホモダイン検波回路における信号選択回路の切
り替え時に発生するデータ・エラーの説明図。

【符号の説明】

２車両３車載機８料金収受装置９路上機３１アダプタ３２ＩＣカード３３ＣＰＵ３５通信回路３７ＩＣカードＩ／Ｆ回路３８ＩＣカード挿入部４０ＣＰＵ４１通信回路４４，４７アンプ４８分配器４９９０°シフタ５０，５１ミキサ５２，５３ローパスフィルタ５４信号選択回路５５ホモダイン検波回路６０誤り訂正符号回路６１データバッファ６２訂正符号化回路６３セレクタ７０誤り訂正復号回路７１データバッファ７２復号化回路７３検査回路

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｇ０６Ｋ 17/00 ＦＧ０７Ｂ 15/00 ５０１Ｈ０３Ｍ 13/00 8730−5ＫＨ０４Ｂ 7/26 Ｈ０４Ｌ 1/00 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載された車載機と地上に設置さ
れた地上機との間で非接触ＩＣカードを用いて無線通信
を行ない、地上機では受信信号をホモダイン検波して検
出する非接触ＩＣカードシステムにおいて、車載機側に
誤り訂正符号化回路を設けて送信データに誤り訂正ビッ
トを付加して地上機に送信し、地上機には誤り訂正復号
回路を設け、上記車載機からの送信データを受信してホ
モダイン検波した後、上記誤り訂正復号回路により訂正
ビットを用いて復号化することを特徴とする非接触ＩＣ
カードシステム。