JPH0973565A

JPH0973565A - 有料道路の自動料金徴収システムにおける暗号化情報送受信システム

Info

Publication number: JPH0973565A
Application number: JP7228263A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ishizaka; 允石坂; Koichi Takaishi; 幸一高石
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】微弱電波を利用した自動料金徴収システムに
おいて、各車両に暗号化キーをその場で渡すことが可能
な暗号化情報送受信システムを提供する。【解決手段】車載端末装置１０１との間の暗号化情報
送受信システムにおいて、送受信に用いる暗号化キーを
入力する入力手段１１１と、入力された暗号化キーを無
線信号によって送出するキー送信手段１１２と、暗号化
された情報を送受信する無線通信手段１１２とを備え、
キー送信手段１１２を無線通信手段１１３よりも車両の
進行方向の手前側に配置した構成であり、車載端末装置
１０１は、キー送信手段１１２からの暗号化キーを受信
するキー受信手段１１４と、受信した暗号化キーを保持
する保持手段１１５と、無線通信装置１１３との間で保
持手段１１５に保持された暗号化キーによって暗号化さ
れた暗号化情報を送受信する車載側無線通信手段１１６
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速道路などの有
料道路の料金徴収システムに関し、料金の受領の自動化
を図る技術に関するものである。高速道路などの有料道
路を走行する車両の増大に伴って、出入り口での混雑や
渋滞が重大な問題となっており、これを解消するため
に、車両を一時停止させることなく通行料金の徴収が可
能な自動料金徴収システムが必要とされている。

【０００２】

【従来の技術】現在実用化されている料金徴収システム
においては、有料道路の入り口において、通行車両の車
種な判定などが自動的に行われ、この判定結果を入り口
を示す入り口情報とともに記録した通行券が、自動的に
発行される仕組みになっている。これにより、人手を介
して通行券を発行する場合に比べて、車両の停止時間が
短くなり、入り口における混雑はかなり緩和されてい
る。しかしながら、依然として一旦停止は必要である。

【０００３】また、有料道路の出口においては、上述し
た通行券に記録された情報に基づいて、通行料金を算出
して利用者に通知し、これに応じて、利用者が係員を介
して通行料金を支払う仕組みとなっている。ここでも、
プリペイドカードやクレジットカードによる支払いが取
り入れられたことで、現金によって料金を支払う場合に
比べて、各車両の停車時間はかなり短縮されている。し
かし、それでも、車両を一旦停止させて、係員との間で
カードを授受するためには、一定の時間がかかるため、
混雑の解消にはほど遠い状況となっている。

【０００４】このように、出入り口での混雑の原因は、
通過する全ての車両が一旦停止することであるから、出
入り口の混雑を解消するためも技術として、車両が一旦
停止する必要性を排除し、車両をノンストップで走行さ
せながら料金徴収する自動料金徴収システムが提案され
ている。図９に、自動料金徴収システムの構成例を示
す。また、図１０および図１１に、入り口および出口に
おける通信手順の例をそれぞれ示す。

【０００５】図９において、入り口ゲートを通過する各
車両は車載端末装置４１０を搭載しており、この車載端
末装置４１０に備えられた無線通信処理部４１１によ
り、入り口付近に設置された無線通信装置４０１および
出口付近に設置された無線通信装置４０２を介して、そ
れぞれ受付制御装置４２０および収受制御装置４３０と
の間で必要な情報の授受を行う構成となっている。

【０００６】この車載端末装置４１０において、ユーザ
情報処理部４１２は、上述した無線通信処理部４１１を
介して受け取った指示に応じて、ＩＣカードアクセス部
４１３を介してＩＣカード４１４に記録された利用者の
識別情報や前払い金の残高などを示すプリペイド情報な
どの読み出しや更新を行う構成となっている。この自動
料金徴収システムに車両が進入すると、まず、受付制御
装置４２０に備えられた受付処理部４２１が動作し、通
信処理部４２２および無線通信装置４０１を介して、該
当する車両の車載端末装置４１０に対して、識別情報と
してＩＤ番号の送出を要求する（図１０に示した手順
(1) 参照）。

【０００７】この要求に応じて、ユーザ情報処理部４１
２により、ＩＤ番号や有効期限、プリペイド残高などの
情報がＩＣカード４１４から読み出され、これらの情報
は、無線通信処理部４１１を介して送出されて、無線通
信装置４０１を介して、受付制御装置４２０の処理に供
される（図１０に示した手順(2) 参照）。受付制御装置
４２０の受付処理部４２１は、これらの情報の入力に応
じて、ＩＤ番号を管理センタ４４０に通知し、該当車両
を正常に受付可能であるか否かを判定するための事前チ
ェック処理に供し（図１０に示した手順(3) 参照）、こ
れに応じて、管理センタ４４０において、盗難カードや
事故カードに関する情報を蓄積したデータベースの検索
やＩＣカードの有効性のチェックなどが行われる。ま
た、このとき、受付処理部４２１により、入り口を示す
識別番号や経路情報など料金の算出に必要な情報および
上述した利用者の識別情報を確認するためのＩＤ番号か
らなる入り口情報が作成され、管理センタ４４０からの
チェック完了通知を待って、無線通信装置４０１を介し
て車載端末装置４１０に送出される（図１０に示した手
順(4),(5) 参照）。

【０００８】これに応じて、車載端末装置４１０のユー
ザ情報処理部４１２により、入り口情報を受け取った旨
の確認信号が無線通信装置４０１を介して受付制御装置
４２０に返されるとともに（図１０に示した手順(6) 参
照）、受け取った入り口情報に基づいてユーザ情報が更
新され、また、入り口などに関する情報が車載端末装置
４１０に備えられた表示部（図示せず）を介して、利用
者に提供される。

【０００９】その後、この車両が出口ゲート付近さしか
かると、収受制御装置４３０の収受処理部４３１が動作
を開始し、通信処理部４４２および無線通信装置４０２
を介して、該当する車両の車載端末装置４１０に対して
ＩＤ番号の送出を要求する（図１１に示した手順(1) 参
照）。この要求に応じて、ユーザ情報処理部４１２によ
り、ＩＤ番号や有効期限、プリペイド残高などととも
に、経路情報や料金の調整に必要な特殊情報がＩＣカー
ド４１４から読み出され、これらの情報が、無線通信処
理部４１１を介して送出されて、無線通信装置４０２を
介して収受制御装置４３０の処理に供される（図１１に
示した手順(2) 参照）。

【００１０】収受制御装置４３０の収受処理部４３１
は、これらの情報の入力に応じて、ＩＤ番号を管理セン
タ４４０に通知し（図１１に示した手順(3) 参照）、こ
れに応じて、管理センタ４４０において、上述した受付
処理の際と同様の事前チェック処理が行われる。

【００１１】また、このとき、収受処理部４３１によ
り、経路情報などや特殊情報に基づいて、料金の算出処
理が行われ、管理センタ４４０からのチェック完了通知
を待って、この算出結果および該当する出口を示す出口
番号などからなる出口情報が、無線通信装置４０２を介
して車載端末装置４１０に送出される（図１１に示した
手順(4),(5) 参照）。

【００１２】これに応じて、車載端末装置４１０のユー
ザ情報処理部４１２により、出口情報を受け取った旨の
確認信号が無線通信装置４０２を介して収受制御装置４
４０に返されるとともに（図１１に示した手順(6) 参
照）、受け取った出口情報に基づいてユーザ情報が更新
され、料金や残高に関する情報が、車載端末装置４１０
に備えられた表示部（図示せず）を介して、利用者に提
供される。

【００１３】また、その後、管理センタ４４０側では、
収受制御装置４３０から受け取った決済情報に基づい
て、クレジット会社などを介して、実際の決済処理が行
われる。このように、車載端末装置４１０と受付制御装
置４２０および収受制御装置４３０との間で、利用者の
識別情報などの個人情報と料金情報および決済情報を無
線通信によって授受することにより、通行料金をノンス
トップで徴収する自動料金徴収システムを実現すること
が可能である。

【００１４】なお、上述した各情報の伝送には、プライ
バシーを保護する必要性と強力な電波通信の利用には無
線免許が必要であることから、利用資格に制限がなく、
交信範囲が限定されている微弱電波を用いることが現実
的である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、自動料金徴収システムにおいては、個人のクレジ
ット番号などの個人情報を無線通信によって授受する必
要があり、通信内容を第三者から秘匿することが必要不
可欠である。このため、交信範囲が限定されており、第
三者に傍受される危険性の少ない微弱電波を用いること
が考えられるが、交信内容の秘密を確保するためには、
個人情報および料金情報を暗号化する技術が必要であ
る。

【００１６】一般的に、このような情報の秘匿性を確保
する技術としては、暗号化キーを定期的に変更する方法
があり、金融機関のデータ通信システムなどにおいて利
用されている。しかし、このような方法は、特定の相手
と通信回線を介して通信するシステムでは有効である
が、自動料金徴収システムのように、不特定多数の車両
を通信相手とするシステムには、単純に適用することは
できない。現実問題としては、不特定多数の車両に一斉
に暗号化キーを渡し、しかも、渡した暗号化キーを一斉
に変更することは不可能である。

【００１７】だからといって、例えば、各車両の車載端
末装置に予め特定の暗号化キーを与えておいて、暗号化
キーを長時間にわたって変更しないのでは、情報を暗号
化すること自体が無意味になってしまう。また、微弱電
波を利用する場合は、個々の利用者が無線免許を取得す
る必要がないことや、複数の入り口ゲートや出口ゲート
が近接して設けられている場合にも、隣接したブースの
無線通信装置間で干渉が起きにくいなどの利点がある。

【００１８】その一方、交信範囲が非常に狭い範囲に限
定されているため、車両が通常の速度でこの交信範囲を
通過する時間内に、車載端末装置と自動料金徴収システ
ム側の無線通信装置との間で授受することが可能な情報
量は、極く限られている。本発明は、微弱電波を利用し
た自動料金徴収システムにおいて、各車両に、暗号情報
の送受信に用いる暗号化キーをその場で渡すことが可能
な暗号化情報送受信システムを提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理ブ
ロック図である。請求項１の発明は、有料道路を通行す
る車両に備えられた車載端末装置１０１との間で、暗号
化した情報を送受信する暗号化情報送受信システムにお
いて、送受信する情報の暗号化および復号処理に用いる
暗号化キーを入力する入力手段１１１と、入力された暗
号化キーを無線信号によって車載端末装置１０１に送出
するキー送信手段１１２と、暗号化キーを用いて暗号化
された情報を送受信する無線通信手段１１２とを備え、
キー送信手段１１２を無線通信手段１１３よりも車両の
進行方向の手前側に配置した構成であり、車載端末装置
１０１は、キー送信手段１１２からの暗号化キーを受信
するキー受信手段１１４と、キー受信手段１１４で受信
した暗号化キーを保持する保持手段１１５と、無線通信
装置１１３との間で保持手段１１５に保持された暗号化
キーによって暗号化された暗号化情報を送受信する車載
側無線通信手段１１６とを備えた構成であることを特徴
とする。

【００２０】請求項１の発明は、無線通信手段１１３の
手前側に配置されたキー送信手段１１２により、暗号化
情報の授受に先立って暗号化キーを送出し、車載端末装
置１０１のキー受信手段１１４を介して保持手段１１５
に保持し、車載側無線通信手段１１６による暗号化処理
に供し、無線通信手段１１３と車載端末装置１０１との
間で、その場で渡された暗号化キーを用いて暗号化情報
の送受信を行うことができる。また、入力手段１１１を
介して、キー送信手段１１２によって送出されるキーを
変更することができるから、暗号化情報の秘密を確保す
ることが可能である。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１に記載の暗号
化情報送受信システムにおいて、無線通信手段１１３と
車載側無線通信手段１１６との間の暗号化情報送受信が
終了した旨の終了通知の入力に応じて、無線通信手段１
１３を介して、車載端末装置１０１に対して、暗号化キ
ーの破棄を指示するキー破棄命令を送出する破棄指示手
段１２１を備え、車載端末装置１０１は、キー破棄命令
に応じて、保持手段１１５の内容をクリアするクリア手
段１２２を備えた構成であることを特徴とする。

【００２２】請求項２の発明は、終了通知に応じて、廃
棄指示手段１２１とクリア手段１２２とが動作すること
により、情報の送受信に利用した暗号化キーをその場限
りで廃棄し、車載端末装置１０１に暗号化キーが残らな
いので、暗号化キーが悪用される危険性を排除し、自動
料金徴収システム全体のセキュリティを向上することが
できる。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１に記載の暗号
化情報送受信システムにおいて、入力手段１１１は、有
料道路を走行する車両の検出する検出手段１３１と、検
出手段１３１によって車両が検出される時間間隔に基づ
いて、所定の値以下の車間距離で連続して進入する少な
くとも１台の車両からなる車両列を判別する車両列判別
手段１３２と、車両列の検出に応じて新しい暗号化キー
を作成し、キー送信手段１１２および無線送受信手段１
１３の処理に供するキー作成手段１３３とを備えた構成
であることを特徴とする。

【００２４】請求項３の発明は、検出手段１３１による
検出結果に応じて、車両列判別手段１３２により車両列
を判別し、キー作成手段１３３により、この車両列ごと
に相異なる暗号化キーを作成することにより、暗号化キ
ーを数台の車両単位で自動的に切り換えることができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施例について詳細に説明する。

【００２６】図２は、本発明の暗号情報送受信システム
を適用した自動料金徴収システム用の車両受付システム
の実施例構成図である。また、図３に、この車両受付シ
ステムを構成する各装置の道路上での配置を説明する図
を示す。図２に示すように、２つの無線通信装置２１０
ａ、２１０ｂは、それぞれ伝送路を介して受付制御装置
２２０に接続されており、この受付制御装置２２０から
の指示に応じて、それぞれの交信範囲内の車載端末装置
１０１との間で微弱電波による無線通信を行う構成とな
っている。

【００２７】上述した無線通信装置２１０ａは、図３に
示すように、入り口ゲートから所定の距離D1だけ手前側
の地点に設置され、無線通信装置２１０ｂは、例えば、
上述した入り口ゲートに設けられた自動発券機とほぼ対
向した地点に設けられている。また、図２に示した２つ
の車両検出センサ２０１ａ，２０１ｂは、それぞれ無線
通信装置２１０ａ、２１０ｂに対応した位置に設置され
ており、例えば、図３において、それぞれ符号ａ，ｂを
付して示すように、対応する無線通信装置２１０の通信
可能範囲の手前側の地点に設置すればよい。

【００２８】図２に示した受付制御装置２２０におい
て、キー選択処理部２２１は、キーボード２０１からの
指示に応じて、暗号化キーテーブル２２２から新しい暗
号化キーを選択し、通信処理部２２３および対応する伝
送路を介して、無線通信装置２１０ａ、２１０ｂに送出
する構成となっている。ここで、暗号化キーテーブル２
２２は、充分な数の暗号化キーを識別番号に対応して格
納した構成とすればよい。また、キー選択処理部２２１
は、例えば、内部で乱数を発生させ、この乱数に基づい
て、上述した暗号化キーテーブル２２２から該当する暗
号化キーを検索する構成とすればよい。このように、キ
ー選択処理部２２１と暗号化キーテーブル２２２が、キ
ーボード２０２を介して入力される指示に応じて動作す
ることにより、請求項１で述べた入力手段１１１の機能
を実現し、車両受付システムが車載端末装置１０１との
間で暗号化情報を授受するための暗号化キーを変更する
ことが可能となる。

【００２９】また、受付処理部２２４は、上述した２つ
の車両検出センサ２０１ａ，２０１ｂからの検出信号に
応じて、上述した通信処理部２２３を介して、無線通信
装置２１０ａ、２１０ｂに対する指示および送信すべき
情報を送出し、また、無線通信装置２１０ａ、２１０ｂ
が受け取った受信情報に基づいて、従来と同様の受付処
理を行う構成となっている。

【００３０】また、図２に示した無線通信装置２１０
ａ，２１０ｂにおいて、通信制御部２１１は、上述した
受付制御装置２２０が伝送路に送出した指示を通信処理
部２１２を介して受け取り、この指示に従って暗号化復
号部２１３の動作を制御する構成となっている。

【００３１】この暗号化復号部２１３は、暗号化キー保
持部２１４に保持された暗号化キーを用いて暗号化およ
び復号処理を行う構成となっており、通信制御部２１１
は、通信処理部２１２を介して受け取った暗号化キーを
この暗号化キー保持部２１４に送出し、暗号化処理およ
び復号処理に供する構成となっている。また、この暗号
化復号部２１３により暗号化された情報は、無線送受信
部２１５およびアンテナ２１６を介して送出され、この
アンテナ２１６および無線送受信部２１５によって受信
された信号は、この暗号化復号部２１３によって復号さ
れ、通信制御部２１１および通信処理部２１２を介して
受付制御装置２２０に送出される構成となっている。

【００３２】また、図２に示した車載端末装置１０１に
おいて、アンテナ２３１および無線送受信部２３２は、
暗号化復号部２３３を介して命令受付部２３４に接続さ
れている。この命令受付部２３４は、暗号化復号部２３
３を介して受け取った指示や情報を解釈して、ユーザ情
報処理部４１２の処理に供するとともに、ユーザ情報処
理部４１２から返される情報を受け取って、暗号化復号
部２３３の処理に供する構成となっている。

【００３３】また、上述した暗号化復号部２３３は、暗
号化キー保持部２３５に保持された暗号化キーに基づい
て、暗号化情報の処理を行う構成となっており、この暗
号化キー保持部２３５は、命令受付部２３４を介して暗
号化キーを受け取る構成となっている。次に、車両受付
システムと車載端末装置との間で暗号化情報を授受する
方法について説明する。

【００３４】図４に、入り口における暗号情報送受信動
作を表す流れ図を示す。ここで、図４(a) は、車両受付
システム側の動作を示し、図４(b) は、車載端末装置側
の動作を示している。図３に符号ａで示した地点ａに配
置された車両検出センサ２０１ａによって車両が検出さ
れると（ステップ３０１）、受付制御装置２２０の受付
処理部２２２により、車両が無線通信装置２１０ａの交
信範囲に入ったと判断され、通信処理部２２３を介し
て、無線通信装置２１０ａに対して無線通信動作の開始
が指示される。

【００３５】これに応じて、無線通信装置２１０ａは、
暗号化キーおよびＩＤ番号要求を送信し（ステップ３０
２）、その後、識別情報を受信するまで、ステップ３０
３を繰り返す。このとき、無線通信装置２１０ａの通信
制御部２１１は、暗号化復号部２１３に暗号化動作を一
時的に停止し、無線送受信部２１４およびアンテナ２１
５を介して、暗号化キーおよびＩＤ番号要求を暗号化せ
ずにそのまま送出すればよい。このように、受付制御装
置２２０から指示に応じて、通信制御部２１１が暗号化
復号部２１３および無線送受信部２１４の動作を制御す
ることにより、キー送信手段１１２の機能を実現し、暗
号化情報の送受信に先立って、上述した暗号化キーを無
線信号として送出し、車載端末装置１０１に通知すると
ともに、図１０に示した手順(1) に相当するＩＤ番号の
要求を行うことが可能となる。

【００３６】このようにして送出された無線信号は、車
載端末装置１０１のアンテナ２３１および無線送受信部
２３２によって受信され（ステップ３１１）、受信デー
タが暗号化復号部２３３に入力される。この場合は、受
信データは暗号化されていないので、暗号化復号部２３
３は、受信データをそのまま命令受付部２３４に送出
し、これに応じて、命令受付部２３４により、まず、受
信データに含まれている暗号化キーが抽出され、暗号化
キー保持部２３５に保持される（ステップ３１２）。

【００３７】このように、暗号化キーを含んだ無線信号
に応じて、アンテナ２３１、無線送受信部２３２、暗号
化復号部２３３および命令受付部２３４が動作すること
により、キー受信手段１１４の機能を実現し、キー保持
手段１１５に相当する暗号化キー保持部２３６に受け取
った暗号化キーを保持することができる。また、このと
き、命令受付部２３４により、暗号化復号部２３３から
受け取ったＩＤ番号要求がユーザ情報処理部４１２に通
知され、これに応じて、ユーザ情報処理部４１２によ
り、従来と同様にして、ＩＣカード４１４に記録された
ＩＤ番号などのユーザ情報が読み出される（ステップ３
１３）。

【００３８】このようにして読み出されたユーザ情報
は、暗号化復号部２３３により、上述した暗号化キーを
用いて暗号化された後に、図１０に示した手順(2) と同
様の応答信号として、無線送受信部２３２およびアンテ
ナ２３１を介して無線通信装置２１０ａに送出される
（ステップ３１４）。このように、ユーザ情報の入力に
応じて、暗号化復号部２３３と無線送受信部２３２およ
びアンテナ２３１とが動作し、暗号化情報を送出するこ
とにより、車載側無線通信手段１１６の送出機能を実現
し、暗号化されたユーザ情報を無線信号として送出する
ことができる。

【００３９】この応答信号の入力に応じて、無線通信装
置２１０ａは、無線通信手段１１３として動作し、車載
側無線通信手段１１６からの暗号化情報を受信して、受
信された情報は、暗号化復号部２１３によって復号され
た後に、受付制御装置２２０に送出される。これに応じ
て、受付制御装置２２０側の待ち状態が解除され、受付
処理部２２４により、図１０に示した手順(3) と同様
に、ＩＤ番号が管理センタ４４０に通知され、管理セン
タ４４０により、従来と同様の事前チェック処理が行わ
れる（ステップ３０４）。

【００４０】その後、図１０に示した手順(4) と同様
に、管理センタ４４０から事前チェック処理が正常に終
了した旨が通知されると、ステップ３０５の肯定判定と
なり、車両検出センサ２０１ｂによって、該当する車両
が検出されるまで、ステップ３０６を繰り返す。

【００４１】このステップ３０６の肯定判定に応じて、
受付制御装置２２０の受付処理部２２４は、該当する車
両が無線通信装置２１０ｂの交信範囲に入ったと判断
し、無線通信装置２１０ｂに従来と同様の入り口情報を
送出して、この入り口情報の送信を指示すればよい。こ
れに応じて、今度は、無線通信装置２１０ｂが無線通信
手段１１３として動作し、図１０に示した手順(5) と同
様に、暗号化された入り口情報が車載端末装置１０１に
送信される（ステップ３０７）。

【００４２】この無線信号の入力に応じて、車載端末装
置１０１のアンテナ２３１、無線送受信部２３２および
暗号化復号部２３３が、車載側無線通信手段１１６とし
て動作し、上述した入り口情報が受信される（ステップ
３１５）。これに応じて、命令受付部２３４は、まず、
暗号化復号部２３３を介して、図１０に示した手順(6)
と同様の確認通知を送出するとともに（ステップ３１
６）、ステップ３１５で得られた受信データをユーザ情
報処理部４１２に送出して、ユーザ情報の更新に供すれ
ばよい（ステップ３１７）。

【００４３】また、上述したステップ３１６で送出され
た確認通知は、無線通信装置２１０ｂを介して受付制御
装置２２０に通知され、これに応じて、受付処理部２２
４は受付処理が正常に終了したと判定し（ステップ３０
８の肯定判定）、無線通信装置２１０ｂを介して所定の
キー廃棄命令を送出し（ステップ３０９）、その後、こ
の車両についての受付処理を終了すればよい。

【００４４】このように、確認通知の受信に応じて、受
付処理部２２４が動作することにより、請求項２で述べ
た廃棄指示手段１２１の機能を実現し、受付処理の終了
に応じて、車載端末装置１０１に暗号化キーの廃棄を指
示することができる。一方、上述したキー廃棄命令の受
信に応じて、命令受付部２３４は請求項２で述べたクリ
ア手段１２２として動作し、暗号化キー保持部２３５の
内容をクリアして（ステップ３１９）、車載端末装置１
０１側の暗号化キーを破棄してから、通信処理を終了す
ればよい。

【００４５】なお、上述したステップ３０５あるいはス
テップ３０８の否定判定となった場合は、受付制御装置
２２０は、ステップ３１０において、例えば、表示板
（図示せず）に停止して通行券を受け取ることを促すメ
ッセージを表示したり、また、自動発券装置（図示せ
ず）に必要な情報を送出したりといった適切なエラー処
理を実行した後に、上述したステップ３０９に進めばよ
い。

【００４６】上述したように、無線通信装置２１０ａ、
２１０ｂとによって、入り口ゲートにおいて車載端末装
置１０１との間で授受すべき情報を分担して授受する構
成としたことにより、各無線通信装置２１０が授受する
情報量が、微弱電波の到達範囲内で十分に送受信可能な
量に抑えることができる。これにより、暗号化情報の授
受に先立って、暗号化キーそのものを車載端末装置１０
１に通知することが可能となり、車両単位で暗号化キー
を確実に渡し、この暗号化キーによって暗号化されたユ
ーザ情報を確実に送受信する暗号化情報送受信システム
を実現することができる。

【００４７】また、無線通信装置２１０ａ、２１０ｂを
所定の距離だけ離して設置し、無線通信装置２１０ａを
介して利用者の識別情報を受け取る構成としたことによ
り、この識別情報に基づいて、管理センタ４４０におい
て、充分な事前チェック処理を行うことが可能となり、
違法な利用に対して相当の処置を執るために充分な時間
的余裕を確保することができる。

【００４８】特に、ユーザ情報要求を暗号化キーととも
に暗号化しないで送出することで、無線通信装置２１０
ａ側での暗号化処理および車載端末装置１０１側での復
号処理に要する時間を削減し、分担された情報の送受信
に要する時間を短縮することができるから、車両が微弱
電波の送受信可能範囲を横切る極く限られた時間内で識
別情報の授受を確実に行うことが可能となる。

【００４９】また、例えば、入り口に設けられたブース
に配置された保守作業者が、キーボード２０２を介し
て、キー選択処理部２２１および暗号化キーテーブル２
２２の動作を制御することにより、入り口ゲートを通過
する車両に適応される暗号化キーを適当な間隔で切り換
えることができるから、暗号化情報が解読される危険性
を低減して、ユーザ情報の秘密を確保することが可能で
ある。

【００５０】更に、上述したようにして請求項２の発明
を適用し、暗号化情報の送受信動作の終了に応じて、車
載端末１０１側の暗号化キーを廃棄することにより、暗
号化キーの悪用を防止することが可能となり、暗号化情
報が解読される危険性をより一層低減し、ユーザ情報の
秘密を厳守することができる。次に、暗号化キーの切換
を自動的に行う方法について説明する。

【００５１】図５に、請求項３の暗号化情報送受信シス
テムを適用した自動料金徴収システム用の出口収受シス
テムの実施例構成を示す。また、図６に、この出口収受
システムを構成する各装置の配置を示す。図５におい
て、出口収受システムは、図２に示した車両受付システ
ムの受付制御装置２２０に代えて収受制御装置２４０を
備え、この収受制御装置２４０と無線通信装置２１０
ａ、２１０ｂとを伝送路を介して接続した構成となって
いる。また、図２に示した２つの車両検出センサ（セン
サ）２０１ａ、２０１ｂに加えて、更に２つの車両検出
センサ２０１ｃ、２０１ｄを付加し、収受制御装置２４
０は、これら４つの車両検出センサ２０１ａ〜２０１ｄ
から得られる検出信号に応じて、無線通信装置２１０
ａ、２１０ｂを制御する構成となっている。

【００５２】また、図６に示すように、この出口収受シ
ステムにおいて、無線通信装置２１０ａは、出口ゲート
の手前側に所定の距離だけ離れた位置に設置されてお
り、無線通信装置２１０ｂは、出口ゲートの料金所ブー
スにほぼ対向する位置に設置されている。また、２つの
車両検出センサ２０１ａ、２０１ｂは、車両受付システ
ムと同様に、対応する無線通信装置２１０ａ、２１０ｂ
の通信可能範囲の手前側に設置されており、別の２つの
車両検出センサ２０１ｃ、２０１ｄは、上述した２つの
車両検出センサ２０１ａ、２０１ｂから、それぞれ所定
の距離D4だけ離れた位置に設置されている（図６参
照）。

【００５３】図５に示した収受制御装置２４０におい
て、タイマ２４１ａ，２４１ｂは、車両検出センサ２０
１ａ、２０１ｃおよび車両検出センサ２０１ｂ、２０１
ｄによる車両の検出間隔をそれぞれ計測し、比較処理部
２４２は、これらの検出間隔と所定の時間Ｔとを比較す
る構成となっている。また、切換制御部２４３は、この
比較結果に応じてキー選択処理部２２２に新しい暗号化
キーの選択動作を指示するとともに、選択された暗号化
キーを無線通信装置２１０ａ、２１０ｂに送出するタイ
ミングを制御する構成となっている。また、図５におい
て、収受処理部２４４は、上述した２つの車両検出セン
サ２０１ａ，２０１ｂからの応じて、無線通信装置２１
０ａ、２１０ｂに対する指示および送信すべき情報を通
信処理部２２４を介して送出するとともに、無線通信装
置２１０ａ、２１０ｂから受信情報を受け取って、従来
と同様の料金収受処理を行う構成となっている。

【００５４】以下、連続して通過する複数の車両からな
る車両列ごとに、暗号化キーを割り当てる方法について
説明する。図７(a),(b) に、無線通信装置２１０ａ、２
１０ｂについての暗号化キー切換動作を表す流れ図をそ
れぞれ示す。車両検出センサ２０１ｃによって、図６に
おいて符号ａで示した地点ａで車両が検出されると、タ
イマ２４１ａが動作を開始し（ステップ３２１、３２
２）、比較処理部２４２により、このタイマ２４１ａに
よって計測された時間t1と上述した時間Ｔとが比較され
る（ステップ３２３）。

【００５５】ここで、この時間Ｔの値は、上述したキー
選択処理部２２１による暗号化キーの切換処理に要す巣
時間に相当する時間から予め求めておけばよい。タイマ
２４１ａによる計測時間t1が上述した時間Ｔよりも小さ
い場合は、ステップ３２３の否定判定としてステップ３
２４に進み、切換制御部２４３は、後続の車両が車両検
出センサ２０１ｃによって検出されたか否かを判定し、
否定判定の場合は、ステップ３２３に戻って、このステ
ップ３２３、３２４を繰り返す。例えば、複数の車両が
連続して出口ゲートに向かっている場合は、先頭の車両
の検出に応じてタイマ２４１ａが動作を開始してから時
間Ｔが経過する前に、車両検出センサ２０１ｃにより後
続の車両が検出される。

【００５６】したがって、この場合に、切換処理部２４
３は、ステップ３３４の肯定判定として、無線通信装置
２１０ａの暗号化キーを保存したまま切換処理を終了す
ればよい。この場合は、無線通信装置２１０ａの暗号化
キー保持部２１４内の暗号化キーは保存されているか
ら、上述したステップ３２４で検出された後続の車両に
は、直前の車両に適応されたものと同一の暗号化キーが
適用される。

【００５７】一方、後続の車両が車両検出センサ２０１
ｃによって検出される前に、タイマ２４１ａによる計測
時間t1が時間Ｔを超えて、上述したステップ３３３の肯
定判定となった場合は、切換制御部２４３は、ステップ
３２１で検出された車両と後続の車両との間が充分に離
れていると判断し、キー選択処理部２２１に動作の開始
を指示し、これに応じて、新しい暗号化キーの選択処理
が行われる（ステップ３２５）。

【００５８】このように、検出手段１３１に相当する車
両検出センサ２０１ａ、２０１ｃからの検出信号に応じ
て、タイマ２４１ａ，比較処理部２４２および切換制御
部２４３が動作することにより、車両列判別手段１３２
の機能の一部を実現し、車両列の切れ目において、キー
選択処理部２２１および暗号化キーテーブル２２２をキ
ー作成手段１３３として動作させ、車両列の切れ目にお
いて暗号化キーを変更することができる。

【００５９】また、このようにして、新しく選択された
暗号化キーは、切換制御部２４３を介して通信処理部２
２３に送出されて、無線通信装置２１０ａに送出され
（ステップ３２６）、この無線通信装置２１０ａにおけ
る暗号化情報の処理に供される。また、このとき、切換
処理部２４３は、ステップ３２５で得られた暗号化キー
を内部に保持して（ステップ３２７）、無線通信装置２
１０ａについての暗号化キー切換処理を終了すればよ
い。

【００６０】この無線通信装置２１０ａについての暗号
化キー切換処理と並行して、無線通信装置２１０ｂにつ
いての暗号化キー切換処理が行われており、上述したス
テップ３２１、３２２と同様に、車両検出センサ２０１
ｄによる車両の検出に応じて、タイマ２４１ｂが動作を
開始する（ステップ３３１、３３２）。その後、上述し
た無線通信装置２１０ａについての切換処理と同様に、
比較処理部２４２により、タイマ２４１ｂの計測値t2が
時間Ｔを超えたと判定されるか（ステップ３３３の肯定
判定）、あるいは、車両検出センサ２０１ｄによる後続
車両検出に応じて、切換処理部２４３がステップ３３４
の肯定判定とするまで、ステップ３３３およびステップ
３３４を繰り返す。

【００６１】また、ステップ３３３の肯定判定に応じ
て、切換処理部２４３は、上述したステップ３２７で保
持した暗号化キーを無線通信装置２１０ｂに送出して
（ステップ３３５）、暗号化キーを更新した後に処理を
終了し、一方、ステップ３３４の肯定判定の場合は、無
線通信装置２１０ｂの暗号化キーを保存したまま処理を
終了すればよい。

【００６２】ここで、出口ゲートを通過しようとする車
両の速度がほぼ一定であるとすれば、車両検出センサ２
０１ｃによる車両の検出間隔とほぼ同じ時間間隔で、車
両検出センサ２０１ｄが車両を検出すると考えられる。
つまり、上述した無線通信装置２１０ａについての切換
処理と同様にして、車両の検出間隔が時間Ｔを超えたか
否かに基づいて車両列の切れ目を検出することにより、
上述したステップ３２３で検出された車両列の同一の切
れ目を確実に検出することができる。

【００６３】すなわち、上述したようにして、ステップ
３３３の肯定判定に応じて、切換制御部２４３が動作
し、車両列の切れ目で無線通信装置２１０ｂの暗号化キ
ーを切り換えることにより、請求項３で述べた車両列判
別手段１３２の機能の他の一部を実現し、各車両列が２
つの無線通信装置２１０ａ、２１０ｂの間を移動する時
間を考慮して、各車両列を同定することができる。

【００６４】このように、無線通信装置２１０ａ、２１
０ｂについてそれぞれ車両列の切れ目を検出し、切れ目
を検出したときに暗号化キーを切り換えることにより、
全体として車両列判別手段１３２の機能を実現し、車両
列のそれぞれに異なる暗号化キーを割り当てることがで
きる。上述したようにして、複数の車両が連続して出口
ゲートに殺到した場合に、これらの車両からなる車両列
に１つの暗号化キーを割り当てて、各車両についての煩
雑な同定処理を排除したことにより、２つの無線通信装
置２１０ａ、２１０ｂの間で暗号化キーの混乱が発生す
ることを防いで、送受信される暗号化情報の信頼性を向
上することができる。

【００６５】この場合は、上述したように、複数の車両
に同一の暗号化キーが適用される場合があるが、全体と
して見れば、十分に短い間隔で暗号化キーが変更されて
おり、暗号化情報の解読は非常に困難であると考えられ
るので、暗号化情報の秘密を確保することができる。な
お、各車両が充分な車間距離を保って進入してくる場合
には、当然ながら、各車両ごとに異なる暗号化キーを適
用することができる。また、請求項３の発明を入り口側
の車両受付システムに適用することは、もちろん可能で
ある。

【００６６】また、上述したように、無線通信装置２１
０ａ、２１０ｂにそれぞれ２つの車両検出センサ２０１
を対応させ、これらの２組の車両検出センサ２０１から
の検出信号に応じて、切換処理部２４３がそれぞれ車両
列の切れ目を検出する構成としたことにより、無線通信
装置２１０ａ、２１０ｂとの間の距離にかかわらず、無
線通信装置２１０ａ、２１０ｂの設置位置を車両列の切
れ目が通過するタイミングで暗号化キーを変更すること
ができる。

【００６７】これにより、無線通信装置２１０ａ、２１
０ｂの設置位置により大きな自由度を与えることがで
き、例えば、無線通信装置２１０ａ、２１０ｂの間の距
離を充分に離して、事前チェック処理に充分な時間を当
てることが可能となり、既存技術を利用して、現実的な
自動料金徴収システムを実現することができる。また、
無線通信装置２１０ａ、２１０ｂにそれぞれ対応する車
両検出センサ２０１ｃ、２０１ｄによって、車両が検出
される時間間隔をそれぞれタイマ２４１ａ，２４１ｂで
計測し、この時間間隔に基づいて、車両列の切れ目を検
出する構成としてもよい。

【００６８】この場合は、図８のステップ３４１〜ステ
ップ３４４に示すように、無線通信装置２１０ａ、２１
０ｂについての暗号化キー切換動作において、車両検出
検出センサ２０１ｃ、２０１ｄによる検出信号に応じて
タイマ２４１ａ，２４１ｂが動作し、ステップ３４４に
おいて後続車両が検出される前に、計測時間t3, t4がそ
れぞれ所定の時間Ｔを超えたときに、車両の切れ目を検
出してステップ３４５に進み、新しい暗号化キーを作成
すればよい。

【００６９】また、その後、車両検出センサ２０１ｃ、
２０１ｄによる後続車両の検出に応じて、新しい車両列
の先頭を検出したと判定し（ステップ３４６の肯定判
定）、無線通信装置２１０ａ、２１０ｂにそれぞれ新し
い暗号化キーを送出して（ステップ３４７）、暗号化キ
ーを切り換えればよい。このようにして、車両列の切れ
目を検出し、その先頭の車両の交信範囲への進入に応じ
て、暗号化キーを変更することにより、各車両列に対し
てそれぞれ異なる暗号化キーを割り当てることができ
る。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、自動料金徴収システム
において、微弱電波を利用することによる制約の下で、
ユーザ情報を送受信するための暗号化キーを通行する車
両単位に渡し、この暗号化キーを無線通信に利用するこ
とができるから、ユーザ情報の秘密を保守することが可
能となり、自動料金徴収システムの実現に大きく貢献す
ることが可能である。

【００７１】特に、請求項２の発明を適用し、車載端末
装置側の暗号化キーを廃棄することにより、車載端末装
置側からの暗号化キーの漏洩を防止することができ、暗
号化情報が解読される危険性を更に低減することができ
るから、ユーザ情報の秘密をより厳密に保守し、自動料
金徴収システム全体としてのセキュリティの向上を図る
ことができる。

【００７２】また、更に、請求項３を適用し、車両列を
検出するごとに異なる暗号化キーを割り当てることによ
り、暗号化キーを自動的に変更することができるから、
オペレータの作業負担を軽減するとともに、暗号化キー
の切換による情報の授受の混乱を防止することが可能と
なり、暗号化情報の信頼性をより一層向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】請求項１および請求項２の暗号化情報送受信シ
ステムを適用した自動料金徴収システム用の車両受付シ
ステムの実施例構成図である。

【図３】車両受付システムの配置例を示す図である。

【図４】入り口における暗号化情報送受信動作を表す流
れ図である。

【図５】請求項３の暗号化情報送受信システムを適用し
た自動料金徴収システム用の出口収受システムの実施例
構成図である。

【図６】出口収受システムの配置例を示す図である。

【図７】暗号化キー切換動作を表す流れ図である。

【図８】暗号化キー切換動作を表す流れ図である。

【図９】自動料金徴収システムの構成例を示す図であ
る。

【図１０】入り口における通信手順を示す図である。

【図１１】出口における通信手順を示す図である。

【符号の説明】

１０１車載端末装置１１１入力手段１１２キー送信手段１１３無線通信手段１１４キー受信手段１１５キー保持手段１１６車載側無線通信手段１２１破棄指示手段１２２クリア手段１３１検出手段１３２車両列判別手段１３３キー作成手段２０１車両検出センサ（センサ）２０２キーボード２１０、４０１、４０２無線通信装置２１１通信制御部２１２、２２３、４２２、４３２通信処理部２１３、２３３暗号化復号部２１４、２３５暗号化キー保持部２１５、２３２無線送受信部２１６、２３１アンテナ２２０、４２０受付制御装置２２１キー選択処理部２２２暗号化キーテーブル２２４、４２１受付処理部２３４命令受付部２４０、４３０収受制御装置２４１タイマ２４２比較処理部２４３切換制御手段２４４、４３１収受処理部４１１無線通信処理部４１２ユーザ情報処理部４１３ＩＣカードアクセス部４１４ＩＣカード４４０管理センタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有料道路を通行する車両に備えられた車
載端末装置との間で、暗号化した情報を送受信する暗号
化情報送受信システムにおいて、送受信する情報の暗号化および復号処理に用いる暗号化
キーを入力する入力手段と、入力された暗号化キーを無線信号によって前記車載端末
装置に送出するキー送信手段と、前記暗号化キーを用いて暗号化された情報を送受信する
無線通信手段とを備え、前記キー送信手段を前記無線
通信手段よりも前記車両の進行方向の手前側に配置した
構成であり、前記車載端末装置は、前記キー送信手段からの暗号化キーを受信するキー受信
手段と、前記キー受信手段で受信した暗号化キーを保持する保持
手段と、前記無線通信装置との間で前記保持手段に保持された暗
号化キーによって暗号化された暗号化情報を送受信する
車載側無線通信手段とを備えた構成であることを特徴と
する暗号化情報送受信システム。
【請求項２】請求項１に記載の暗号化情報送受信シス
テムにおいて、無線通信手段と車載側無線通信手段との間の暗号化情報
送受信が終了した旨の終了通知の入力に応じて、前記無
線通信手段を介して、車載端末装置に対して、暗号化キ
ーの破棄を指示するキー破棄命令を送出する破棄指示手
段を備え、前記車載端末装置は、前記キー破棄命令に応じて、保持
手段の内容をクリアするクリア手段を備えた構成である
ことを特徴とする暗号化情報送受信システム。
【請求項３】請求項１に記載の暗号化情報送受信シス
テムにおいて、入力手段は、前記有料道路を走行する車両の検出する検出手段と、前記検出手段によって車両が検出される時間間隔に基づ
いて、所定の値以下の車間距離で連続して進入する少な
くとも１台の車両からなる車両列を判別する車両列判別
手段と、前記車両列の検出に応じて新しい暗号化キーを作成し、
キー送信手段および無線送受信手段の処理に供するキー
作成手段とを備えた構成であることを特徴とする暗号化
情報送受信システム。