JPH10507022A - 相互に移動可能な物体間における無線通信のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 道路料金設備（２）を通過する車両（５）のような相互に移動する物体間の無線通信のための方法および装置であって、当該物体の相互移動および無線通信のために限定された稼動範囲により、情報の送信および受信、および個々のユニットにおいては、計算、コーディング、およびデータ記憶に対する操作といった内部操作ステップから成る操作を実行するために使用できる時間は非常に限定されている。データを設定するための計算操作は、通信期間前の内部操作として実行される。この手続きにおいて、この設定されたデータが、通信前に作成されたアンサーコードに一括して収められ、通信の際に適するコードが当該通信のために選択される。結果として生じるデータが設定され、当該通信が完了し、関係する計算操作の最終記憶が実行されるまでの時間、個々のユニットが外部からの影響を受けないようロックして、通信の際に最初に回収されたデータに基づく内部操作として、当該操作の結果の最終記憶処理が実行される。

Description

【発明の詳細な説明】 相互に移動可能な物体間における無線通信のための方法および装置 発明の技術分野 本発明は、相互に移動する物体間の無線通信のための方法と装置に関する 。特に意図しているのは、固定された物体（例えば、道路料金所設備）と、移動 体（例えば、その料金所設備を通過する車両）との間の通信であり、これにより 、操作の実行のために道路料金所設備と無線で通信することを可能とするもので ある。 発明の背景 識別支払操作を行うために、車両との無線通信が使用される道路料金所設 備のためのシステムは、例えば、ＵＳ-Ａ-4,303,904，Ｃhasekにより知られてい る。この操作は、車両が高速で通過する場合であっても完了することになってい る。何台かの車両が同時にその道路料金所設備を通過する場合であっても、選択 性を充分に有する通信を実現するために、マイクロ波のような短い波長で、非常 に限定された範囲の電波が使用される。このことは、当該操作は、車両が高速で 走行している場合には、車両が比較的短い距離を走行する間に行れなければなら ず、よって、その操作のために有効な時間は非常に短いことになることを意味す る。 当該操作がいくつかのステップから成る場合、そうでなければならない場 合が多いのだが、短い有効時間の間にすべての操作を行う ことに問題がある。この問題を解決するために、例えばＵＳ-Ａ-5,144,553，Ｈa sselにより以下のようなことが提案されている。すなわち、道路料金所設備にお いて通信サイクルをいくつかのユニットに分割し、これにより、当該操作の最初 の部分は、車両の進行方向において、第１ユニットにおいて行われることができ 、第２ユニットによって続行されねばならず、第３ユニットによって終了されね ばならない。このような構成は通常、通信ユニットが一つだけ必要とされる構成 よりも高価なものになる。さらに、この構成では道路に沿って伸長した形の設備 となるので望ましくない。この装置は、通信ユニットの各々に対し、道路上に設 置されたガントリーが必要であり、このようなガントリーがいくつか次々と存在 することは、美感を損ね、また、設置およびメンテナンス費用を高いものにする 。 発明の概要 本発明は、このような操作に必要とされる時間を短縮する方法を説明し、 それにより道路交通において考えられ得る最高の車両速度においても、単一の通 信ユニットによって、いくつかのステップからなる操作を実行できる。また、本 発明は、この方法を実現するための装置についても説明している。 本発明により、通過時に車両が高速である場合に、当該操作は、通常必要 とされる内容により、いくつかの通信ユニットに分割しなければならないという 前記の不利な点が考慮される。 図面の説明 以下の説明は、本発明の実施例を表したものであり、添付の図面上で説明され る。図中において、 図１は、通過する車両と道路料金所設備の外観図である。 図２は、本発明による装置に含まれるユニットについてのブロック図である。 実施例 図１に示された道路料金所設備は、通過する車両が自由に走行できる三車 線にマークされた道路１に位置する。当該道路１上にガントリー２が延び、これ は無線用送受信装置３を保持している。当該装置３は、道路料金所設備に属する コンピュータ４に配線接続されている。 ５は、道路料金所設備に近づいてくる車両を示す。これは、第２の位置に おいて破線／点線で示されている。第２の位置において車両はガントリー２上の 無線装置３により近づいている。ここで、車両がこの二つの指定された位置間を 通行する間において、識別支払操作が実行可能であることがわかる。 ６は、この二つの指定された位置間距離を通過し終え、従ってその操作が 完了した車両を示す。 当該操作は、７で示されるアンテナ・ユニットを介して、道路 料金所設備の送受信ユニット３と車両５内部の８で示される車両ユニットとの間 の無線通信によって実行される。このような目的で使用される通信装置は、例え ば、ＵＳ-Ａ-3,914,762，Ｋlenschにおいて説明されている。ここでは、能動的 である固定された送受信装置３と受動的である車両ユニット８によってマイクロ 波が使用され、このマイクロ波は、車両ユニット８が無線信号を受信しそれを反 射する場合に限り、コード化したメッセージを送信するために変調される。 先立って説明した通信装置は、図２においてブロック図形式で示されてい る。道路料金所設備２に属する固定された装置がこの番号で示される。車両ユニ ットは前回と同様、８で示される。この道路料金所設備のための装置は、前述の 送受信装置を備える。この送受信装置の電子部分は、図２において、１０で示さ れる。これは、道路料金所設備の前記７のアンテナと道路料金所設備のコンピュ ータ４に接続されている。このコンピュータ４は、計算ユニット１１、メモリ１ ２および中央コンピュータ１４と通信するためのユニット１３から成る。この中 央コンピュータ１４は、いくつかの道路料金所設備と接続されていると考えられ る。 当該車両ユニット８は、前記受動的な送受信ユニットを備える。ここでは １６で示され、以下の記載においては、トランスポンダーと称する。これは、計 算およびデータ記憶機能を有する車両コンピュータ１７に接続されている。一方 、このコンピュータは、スマートカード１９のためのカードリーダー１８に接続 されている。このカードは、 そこに記憶されたデータが、カードリーダー１８において読み込まれ、またそこ で変更されたデータによって書き換えられることができるカードである。 道路料金所設備装置と車両ユニットの間の通信により実行される当該操作 の目的は、支払操作を行うことであり、ここでは、料金所設備の、通行料に相当 する資財と該当車両を、車両ユニットから道路料金所設備の装置に転送すること である。ここで、これらの資財は、「電子マネー」の形式を有する。すなわち、 それは通行料を支払う人からの対応する支払分またはその人に対する請求額に関 連する、カード１９に記憶された資財である。上記装置を有する料金所設備を、 カード１９が挿入された車両で通過する時に、車両ユニットに登録された通行料 請求額分を差し引くことによって、カードメモリのリプログラミングをし、カー ド上に記憶された資財を必要に応じて使用することができる。 これらの通行料金請求額は、中央コンピュータに対する継続的送信のため に、個々の支払操作に関連して料金所設備コンピュータ４のメモリ１２に記憶さ れる。これにより、車両の料金所設備通過に対する請求額について、相互に関係 する団体間で精算することができ、その一部の団体は、通行料金のためのコスト を負担する人からの指示に応じて、個々のカード１９に対して資財をプログラム し、それによってその資財を受け取り、また、他の一部の団体は、結果として通 行料金の支払を受けることになる。同時に、このシステムからは、例え ば、ある一定地域内のさまざまな道路の料金所設備における料金所通過の分布や 、通過する車両がどのようなタイプであったかなどの統計情報を入手することが できる。 スマートカードメモリに登録された前払残高を使用した、上記のようなシ ステムにおいては、主に以下のような操作ステップが実行される。 １．料金所装置の稼動範囲内への車両進入が登録される。この進入は、料 金所設備送信装置が定期的に信号を送り、変調された信号が車両トランスポンダ ーによって再送信され、車両が料金所設備に入ったことを示すことによってわか る。また、別の方法として、レーダー、超音波といったような他の手段によって この登録を実行することも可能である。 ２．料金所設備の送信部が、その料金所設備に特定の識別コードを送信す る。 ３．車両ユニットは、その車両に関する識別コードを送信する。このコー ドは、通行料に関連する分類に従って、車両タイプを識別するものである。通行 料は通常、バイク、乗用車、バスおよびトラックというようなさまざまな車両ク ラスにより異なるものだからである。このコードは、免許番号のような車両証明 も含むことができる。前払残高を使用する当該システムにおいては、この車両証 明は通常必要でないと考えられる。逆に、完全性の点において、立入る必要はな いと考えられる。 ３．料金所コンピュータにおいては、現行の料金レートと車両から得た車 両クラスの情報に基づいて関連する通行料金額が計算される。 ４．料金所送信部は、計算された金額を指定するコードを送信する。 ５．車両ユニットは、支払われるべき金額に関する情報を受信する。 ６．車両ユニットのコンピュータは、スマートカードにプログラムされた 残高を計算する。 ７．車両ユニットは、料金所設備に残高を知らせる。 ８．料金所設備は、残高についての情報を受信する。 ９．料金所設備のコンピュータは、その残高と計算された通行料金額を比 較する。最小値としての当該残高が、通行料金額に相当する場合は、請求を指定 するコードが生成される；また、残高が不十分な場合は、当該車両を後日請求の ために引き止めることを示すコードをアクティブにする。（これは、自由通行を 表すコードがアクティブな場合にのみ上に上がっている道路遮断機により当該車 両を止めたり、車両のナンバープレートをビデオで登録することによる自由通行 フローのためのシステムなど、さまざまな方法により実行できる。） １０．生成されたコードは、車両ユニットに送られ、これは、自由通行お よび請求指令のメッセージまたは、無線通信以外の方法で支払を実行しなければ ならない旨のメッセージを意味する。 １１．自由通行に対するメッセージの場合は、通知される通行料が、車両 ユニット内において、カードの残高から差し引かれる。 １２．車両ユニットは、料金所設備に対し、通行料が残高から差し引かれ たことを知らせるコードを送信する。 通常、上述の通信は、不正操作に対するより高度なセキュリティを実現す るために、例えば、アルゴリズムの使用によるコード形式で行われる。 上記のステップは、必要とされる操作ステップの内容を構成していると言 える。実際には、この操作はここに挙げられたステップを使って別の順序で行わ れる場合もある。しかし、このような変更は、上述の手続きを大きく変化させる ものではない。 これらの操作ステップはすべて、車両が料金所設備の稼動範囲内にいる時 間内に行われなければならない。すなわち、その範囲とは、料金所設備の送受信 装置が車両トランスポンダーと通信できる範囲である。この範囲は、使用される 電波の範囲に左右される。従って、稼動範囲内の何台かの車両との通信は、選択 的に行われる必要がある。自由通行フローの料金所設備においては、高速車両の スピードで計数が行われなければならない。これらの設備とは、料金所設備の通 信装置を道路に沿ったいくつかのユニットに分けることを望まない場合は、当該 操作は 100ミリ秒の時間内に行われなければならないことを意味する。実際に、 前記時間内に通信と計算のすべてのステップを行う時間を見出すことは大きな問 題となっている。本発明の解決法によれば、 操作ステップを上述以外の方法で構成し、料金所設備の稼動範囲に車両が確実に 存在する時間以外の時間にステップの一部を移動させることにより、当該問題点 は克服できる。 本発明による解決法は、以下のような重要な部分の解決に基づく。 Ａ．車両ユニットのコンピュータは、設定されたアンサーコードがプログ ラムできるような記憶容量を有する。このようなコードの各々は、変更不能な情 報である車両クラス情報や、変更可能な情報である現在の残高情報を含む。そし て、操作中に残高はチェックされないが、コンピュータ自体は、いずれの料金所 設備における送信装置により起動されない場合でも、独自に残高を更新する。こ のようなコードは通信の前に設定され、ここでは、アンサーコードと称すること とし、これは、現在残高と車両クラスについての情報や、例えば、現行のアルゴ リズムなど、コーディング方法についての情報に対応するものとして、コンピュ ータによって選択される。 対応するアンサーコードは、料金所設備にプログラムされなければならな い。そうすることにより、通知されたアンサーコードをもとに、対応する残高と 、車両クラスに対する通行料を比較することができる。この車両クラスもまた、 当該アンサーコードから明らかなものである。 Ｂ．車両コンピュータは、操作中においてはカード上の残高を減額せず、 カード残高から通行料を差し引くためのデータをメモリー に記憶するのみであるように構成される。料金所設備を通過した後、すなわち、 前記時間間隔外において、この操作ステップが実行されることにより、以下を意 味することになる。つまり、車両コンピュータからの従来のメッセージである、 「通知された額がカード残高から差し引かれました」の代わりに、「通知された 額は、カード残高から差し引かれます」というメッセージになることを意味する 。カード残高の減額が実際に行われることを確実にするために、車両ユニットは 、また、このようなメッセージを受けた後は、この操作ステップが完了するまで 、外部からのいかなる変更によっても影響されないように構成される。よってカ ードはデータの変更がされないように電子的にロックされ、残高が減額される前 に、すぐにカードを取り除いた場合は、カードが使用不能となる。 従って、本発明による操作ステップは、以下のようになる： １．料金所設備装置は、稼動範囲内に車両が進入することにより起動する。 ２．料金所設備は、その識別コードを車両ユニットに送信する。 ３．車両ユニットは、車両クラスとさらに残高に関する情報を有する、設定され た関連するアンサーコードを送信する。 ４．料金所設備コンピュータは、受信したコードによる車両クラスに対応する通 行料を呼び出し、車両ユニットのメッセージから明らかである残高の範囲内にあ ることを確認する。 ５．料金所設備送信装置は、差し引かれる通行料を表すコードと、残 高が料金額を有していることを送信する。 ６．車両ユニットは、その金額がカードからの減額分として登録されるとして応 答する。 ７．料金所設備は、車両ユニットに対し受領確認コードを送り、また可能であれ ば、自由通行を示す通行証のための装置に対しても受領確認コードを送る。 残高が不十分であるか、または、他の何らかの理由によりその車両を自由 通行させることができない場合は、前述の事項に従って、停止もしくは登録手続 きが開始する。 このように、本発明の基本的原理は、支払操作に関連して必要とされるコ ンピュータ処理のある部分を通信期間外に移動させ、その結果、計算および登録 に必要とされる時間によって通信に必要とされる期間が延長しないようにするこ とである。この原理は、上述の通行料金を請求する操作以外の操作にも適用可能 である。しかしながら、本発明は、ここで説明したように適用することが最も重 要であると思われる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．道路料金所設備を通過する車両のような、相互に移動する物体間の無線通 信のための方法であって、当該物体の相互移動および無線通信のために限定され た稼動範囲により、情報の送信および受信、および個々のユニットにおいては、 計算、コーディングおよびデータ記憶に対する操作といった内部操作ステップか ら成る操作を実行するために使用できる時間が非常に限られている場合であって 、 データを設定するための計算操作の少なくともいくつかについては、通信 期間前の内部操作として行われ、この手続きにおいては、設定されたデータが通 信前に作成されたアンサーコードに一括して収められ、通信の際の内容に適する コードが当該通信のために選択されることを特徴とし、また、結果として生じる データが設定され、通信が完了し、関係する計算操作の最終記憶処理が実行され るまで、個々のユニットが外部からの影響を受けないようロックして、通信の際 に最初に回収されるデータに基づいた内部操作として前記操作の結果の最終記憶 処理が実行されることを特徴とする方法。 ２．請求項１に記載され、かつ、道路料金所設備における静止ユニット（２） と車両ユニット（８）の間の支払操作を行うために適用される方法であって、そ れ自体は知られている支払操作のための資財に対し、車両ユニット（８）におい て、当該ユニットから離脱可能な特別な記憶媒体で残高の形式でアクセスするこ とが可能であり、当該特 別な記憶媒体は、例えばスマートカードであり、ここから料金所設備における支 払料金が差し引かれ、相当する金額の支払に対し新たに資財を供給することがで き、本構成において、静止ユニットと通信するための、残高および当該車両に割 り当てられた支払クラスを指定する設定されたアンサーコードが車両ユニット（ ８）に記憶され、また、本構成において、受信したコードをデコードすることに より、静止ユニットにおけるこれらのコードから車両クラスと現在残高を設定す るように、前記アンサーコードが静止ユニット（２）に記憶され、また、本構成 において、支払操作の間に設定された通行料金が前記記憶媒体（１９）の残高か ら差し引かれるというメッセージの形式で、実行された支払操作の結果が車両ユ ニットにより静止ユニットに通信され、一方、差し引き操作は、前記記憶媒体を 含む車両ユニットとの通信が完了した後に実行され、その後、差し引かれる料金 が設定され一時的に記憶された時から、当該記憶媒体の残高からの差引き処理が 最終化されるまで、当該差引き額が常に一時記憶されたデータと一致するように 、前記記憶媒体が外部の影響からロックされることを特徴とする方法。 ３．請求項２に記載の方法であって、当該支払操作は、無線通信が開始する前 に、 −車両クラスと設定された残高を表すアンサーコードを、車両ユニットの 中の記憶媒体に設定し、 −通信のために、車両ユニットにおいて、記憶媒体における現在残高に相 当するアンサーコードを選択する、 操作ステップからなることを特徴とし、 また、通信期間中は、 −当該料金所設備を識別するコードを静止ユニットから送信し、 −車両ユニットにおける受信後に、通信のために選択されたアンサーコー ドを車両ユニットから送信し、 −静止ユニットにおける受信後に、通行料金を指定するデータを送信し、 −これらのデータを車両ユニットにおいて受信後に、通行料金が記憶媒体 の残高から差引かれるべきことを確認することを示すデータを送信する 操作ステップからなることを特徴とし、 また、通信期間終了後は、 −車両ユニットに一時的に記憶されたデータに基づき、ここで通信された 料金を当該記憶媒体において差引くことを特徴とする方法。 ４．請求項１から３のいずれかに記載された方法を実行するための装置であっ て、いくつかの操作ステップを備える操作の実施のために相互に移動する物体（ ３，８）の間の無線通信により行われるよう構成された装置であって、双方の物 体（３，８）は、計算とデータ記憶操作のためのコンピュータ装置を各々有する 無線通信装置を備え、一 方の物体（８）は、スマートカードのような、残高を表すデータの額を記憶でき るよう構成された、変化可能な内容を有する特別なデータ記憶媒体（１９）を備 え、本構成において、前記操作は、物体間のある通信を行う際の、当該データの 額からの差引きを含み、通信の際にそのデータ額が設定され、また、当該特別の データ記憶媒体を有する物体は、異なる残高の内容を表すアンサーコードを記憶 するよう構成され、また、当該データ装置は各通信の前にクライアントの現在残 高を表すアンサーコードを選択するよう構成されており、一方、他方の物体は、 前記アンサーコード、および残高の内容、また場合によって他のデータに関連し てそのアンサーコードが表す内容を記憶するよう構成されており、第１の物体は 、通信が行われる場合に、残高から差引かれるべき設定されたデータの額を一時 的に記憶し、また、第１の物体は、記憶された値に対し外部からの影響がないよ うロックする構成がされた特別な記憶媒体を含み、通信が終了した後に、残高か ら差引くために特別な記憶媒体に対して一時的に記憶されたデータの額を送信す ることを特徴とする装置。 ５．請求項４に記載の装置であって、道路料金所設備における料金回収のため に、車両に搭載されたユニット（８）に相当する物体と、当該道路料金所設備に おいて静止状態の、無線通信とコンピュータ装置（３，４）によって構成された 装置であって、前記残高を表すデータに加えて、前記アンサーコードが、当該車 両のクラスを表すデータを 備えることを特徴とし、また、当該車両ユニット（８）は、当該通信に関連して 、通行料金に相当するデータの額を一時メモリに記憶し、通信完了後に、前記残 高から差引くために、特別なデータ記憶媒体（１９）に、当該データの額を送信 し、前記一時的記憶と残高から差引く間の時間において、当該特別なデータ記憶 媒体において差引きが実行されるまで、外部からの影響に対して、前記一時的記 憶と当該特別なデータ記憶媒体がロックされるよう構成されることを特徴とする 装置。 ６．クレーム４と５のいずれかに記載された装置であって、当該車両ユニット （８）における通信装置は、トランスポンダー（１６）から成り、当該静止送受 信装置（３）は、マイクロ波を使って作動するよう構成されており、また、特定 の記憶媒体（１９）は、スマートカードから成ることを特徴とする装置。