JP2003196692A - 自動料金収受システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路側に設置するアンテナ数の増加防止及び通
信精度の向上を図る。 【解決手段】 料金所のゲート４，１４の上方に設置さ
れ、路側制御装置２３の制御によってビーム照射エリア
６，１６を形成する車線１，１１に対応のＤＢＦアンテ
ナ２５を有する。路側制御装置２３は、車両２，１２の
進入を検知した車両検出センサ７，１７からの信号に応
じて、検知した側にビーム照射エリア６あるいはビーム
照射エリア６を形成する。そして、車載器と無線通信を
行い、必要な情報の授受が終了すると、ビーム照射を終
了させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動料金収受シス
テム（以下、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）と
記す）、特に路側設置アンテナ数の削減、通信精度の向
上に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、ＥＴＣにおける料金所の路側
に設置される機器構成を示した概略図である。図１３に
はＥＴＣ対応車線１，１１が２車線示されており、それ
ぞれ、ＥＴＣ対応の車両２，１２との通信や路側に設置
されている機器の制御を行う路側制御装置３，１３と、
料金所のゲート４，１４の上方に設置され、車両２，１
２と無線通信を行うためのアンテナ５，１５と、アンテ
ナ５，１５より送受信されるビーム照射エリア６，１６
と、ゲート入線方向側に設置され、ＥＴＣ対応車線１，
１１に入ってくる各車両２，１２の存在の有無を検出す
るための車両検出センサ７，１７とが示されている。

【０００３】各車線１，１１とも車両２，１２に対して
同じ処理制御を行うので車線１側を代表させて従来のＥ
ＴＣシステムの動作の概要を説明する。ゲート４に近づ
いてきた車両２を車両検出センサ７が検出すると、路側
制御装置３は、ビーム照射エリア６内に進入してきた車
両２の車載器とアンテナ部５を介して無線通信を行う。
この無線通信により、高速道路の入口では乗線位置をＥ
ＴＣカードに記録することで仮想の通行券を渡す。出口
では仮想の通行券に基づき料金の徴収を行う。これによ
り、各車両２，１２は、ノンストップで料金所を通過す
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＴＣシステムにおいては、一つの固定されたビーム照
射エリアを形成するアンテナを使用していたので、各車
線にアンテナを一機ずつ配設する必要があった。また、
アンテナの故障を考慮した場合は各車線に二機以上のア
ンテナが必要となってくる。

【０００５】更に、一機のアンテナにより規定された通
信領域を完全にカバーするためにはビーム幅に広がりを
持たせなければならなかった。このために、料金所の各
種設置機器や遮蔽物等からの反射による影響を受けやす
くなり、通信障害が発生するおそれがある。これを防止
するには、電波吸収体等による何らかの対策が必要とな
ってくる。

【０００６】本発明は以上のような問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、路側に設置するア
ンテナ数の増加防止及び通信精度の向上を図る自動料金
収受システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明に係る自動料金収受システムは、有
料道路の料金所に設置された料金所側装置と料金所のシ
ステム対応車線を通過する車両に搭載された車載型無線
通信装置との間で無線通信を行って料金を精算する自動
料金収受システムにおいて、前記システム対応車線近傍
に設置され、前記車載型無線通信装置と無線通信を行う
範囲であるビーム照射エリアの方向及びサイズを動的に
形成できる１乃至複数の送受信アンテナと、前記送受信
アンテナの動作制御を行うことによって予め設定した範
囲にビーム照射エリアを形成する路側制御手段とを有
し、一機の前記送受信アンテナに対して複数の前記シス
テム対応車線を対応付けたものである。

【０００８】また、前記路側制御手段は、受信用のビー
ム照射エリアを予め形成しておき、前記送受信アンテナ
の受信レベルが予め設定した閾値を超えたときに送信用
のビーム照射エリアを形成するものである。

【０００９】また、前記路側制御手段は、前記送受信ア
ンテナが故障したときに、その送受信アンテナに割り当
てられていたシステム対応車線を、他の前記送受信アン
テナに割り振るものである。

【００１０】また、前記路側制御手段は、対応するシス
テム対応車線の幅とほぼ等しい若しくはその幅より小さ
い径のビーム照射エリアを、当該システム対応車線内に
形成するものである。

【００１１】また、前記路側制御手段は、システム対応
車線の入線方向側にそのシステム対応車線に沿って並設
された複数の車両検出センサそれぞれにより検出される
車両の位置に、前記送受信アンテナのビーム照射エリア
を追従移動させるものである。

【００１２】また、前記路側制御手段は、システム対応
車線の入線方向側にそのシステム対応車線に沿って複数
の受信用のビーム照射エリアを予め形成しておき、前記
送受信アンテナの受信レベルが最も大きいビーム照射エ
リア位置に合わせて送信用のビーム照射エリアを形成す
るものである。

【００１３】また、前記送受信アンテナは、デジタルビ
ームフォーミングアンテナであるものとする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
好適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同
様の構成要素には、同じ符号を付ける。

【００１５】実施の形態１．図１は、本発明に係る自動
料金収受システムの実施の形態１を示した概略構成図で
ある。図１には、ＥＴＣ対応車線（以下、単に「車線」
という）１，１１が２車線示されており、ＥＴＣ対応の
各車両２，１２は、同一方向にゲート４，１４を通過す
ることになる。路側制御装置２３は、デジタルビームフ
ォーミング（Digital Beam Forming）アンテナ（以下、
「ＤＢＦアンテナ」という）２５を含む料金所設置の各
機器の動作制御を行う。ＤＢＦアンテナ２５は、ゲート
４，１４の上方に設置され、路側制御装置２３の制御に
よってビーム照射エリア６，１６を形成し、ビーム照射
エリア６，１６に進入した各車両２，１２に搭載の車載
型無線通信装置（以下、「車載器」という）と無線通信
を行う。本実施の形態におけるＤＢＦアンテナ２５は、
２車線１，１１に進入する車両２，１２と通信を行うた
め、車線１，１１の中央部分、すなわち車線１，１１の
分離帯に設置することが望ましい。また、車両検出セン
サ７，１７は、ＥＴＣ対応車線１，１１のゲート入線方
向側に設置され、ＥＴＣ対応車線１，１１に入ってくる
各車両２，１２の存在の有無を検出する。なお、図１で
は、本実施の形態の説明に必要な路側設置の機器を示し
ており、ゲート４，１４や路側制御装置２３等の設置位
置を限定するものではない。

【００１６】本実施の形態において特徴的なことは、Ｄ
ＢＦアンテナ２５を利用し、各ＤＢＦアンテナ２５に対
して複数の車線を対応付けることである。これにより、
アンテナ数の削減及び通信精度の向上を図ることができ
る。

【００１７】次に、本実施の形態におけるＥＴＣシステ
ムの動作について図２に示したフローチャートを用いて
説明する。

【００１８】まず、車両２，１２が車線１，１１内に存
在しないとき、つまり、各車両検出センサ７，１７が車
両２，１２を検出していないとき、路側制御装置２３
は、ＤＢＦアンテナ２５にビーム照射エリア６，１６を
形成させることなく車両検出センサ７，１７からの信号
入力待ちの状態にある（ステップ１）。ここで、車両２
が車線１に進入した場合、車両検出センサ７は、車両２
を検出し、車両検出信号を路側制御装置２３へ送信す
る。路側制御装置２３は、その信号が入力されると（ス
テップ２）、ＤＢＦアンテナ２５に対する位相データを
設定し、車両２が検出された車線１側にビーム照射エリ
ア６を形成する（ステップ３）。なお、ビーム照射エリ
ア６の範囲は、予め決められており、少なくとも車線幅
のほぼ全体を覆っている。その結果、ビーム照射エリア
６内に進入してきた車両２と無線通信を行うことができ
る（ステップ４）。これにより、高速道路の入口では仮
想の通行券を渡すことができ、出口では仮想の通行券に
基づき料金の徴収を行うことができる。路側制御装置２
３は、情報の授受が終了した時点でＤＢＦアンテナ２５
にビームの照射を終了させ（ステップ５）、初期状態
（ステップ１）に戻る。

【００１９】一方、ステップ１において、車両１２が車
線１１に進入した場合、車両検出センサ１７は、車両検
出信号を路側制御装置２３へ送信する。路側制御装置２
３は、その信号が入力されると（ステップ２）、ＤＢＦ
アンテナ２５に対する位相データを設定し、車両１２が
検出された車線１１側にビーム照射エリア１６を形成す
る（ステップ１３）。なお、ビーム照射エリア１６の範
囲は、予め決められており、少なくとも車線幅のほぼ全
体を覆っている。その結果、ビーム照射エリア１６内に
進入してきた車両１２と無線通信を行うことができる
（ステップ１４）。路側制御装置２３は、情報の授受が
終了した時点でＤＢＦアンテナ２５にビームの照射を終
了させ（ステップ１５）、初期状態（ステップ１）に戻
る。

【００２０】以上のように、本実施の形態によれば、車
両検出センサ７，１７から車両検出信号が入力されたこ
とに応じて、無線通信を行うべき車線１，１１を特定
し、また通信を開始するタイミングを判断し、通信対象
側の車線１，１１に応じた位相データを設定することに
よりＤＢＦアンテナ２５の指向方向を制御することで、
一機のＤＢＦアンテナ２５により進行方向が同一である
複数車線をカバーすることができる。

【００２１】実施の形態２．図３は、本発明に係る自動
料金収受システムの実施の形態２を示した概略構成図で
ある。なお、実施の形態１と同じ構成要素には、同じ符
号を付け、詳細な説明は省略する。以降の実施の形態に
おいても同様である。実施の形態１が同一方向から料金
所に入線してくる車両２，１２と無線通信を行うのに対
し、本実施の形態は、反対方向から料金所にそれぞれ入
線してくる車両２，１２と無線通信を行うものである。
つまり、一方は、高速道路に入ろうとする車両であり、
他方は、高速道路から降りようとする車両である。本実
施の形態は、構成上、実施の形態１と車両検出センサ１
７の設置位置が異なるだけである。

【００２２】次に、本実施の形態におけるＥＴＣシステ
ムの動作について説明するが、本実施の形態における処
理は、図２を用いて説明した実施の形態１と同じであ
る。異なるところは、車両１２が実施の形態１と反対方
向からゲートに入線してくることから、ステップ１３に
おいて路側制御装置２３がＤＢＦアンテナ２５にビーム
照射エリア１６を形成させる方向が異なるのみである。
なお、ＤＢＦアンテナ２５は、ビーム照射エリア６と反
対方向に照射できるような構造を有している必要はあ
る。

【００２３】本実施の形態によれば、反対方向から料金
所を通過しようとする車両１２に対しても一機のＤＢＦ
アンテナ２５で対応することができる。

【００２４】実施の形態３．図４は、本発明に係る自動
料金収受システムの実施の形態３を示した概略構成図で
ある。実施の形態１が送受信するためのビーム照射エリ
ア６，１６を形成するタイミングを得るために車両検出
センサ７，１７をゲート入線側に配設したのに対し、本
実施の形態は、受信用のビーム照射エリア６，１６を予
め形成しておくことで車両検出センサ７，１７を不要に
したものである。

【００２５】次に、本実施の形態における動作について
図５に示したフローチャートを用いて説明する。

【００２６】まず、本実施の形態における路側制御装置
２３は、車両２，１２の有無に関係なく、ＤＢＦアンテ
ナ２５に、予め割り当てられている車線１，１１に受信
用のビーム照射エリア６，１６を形成させる（ステップ
６）。より正確には、予め決められているビーム照射エ
リア６，１６内に進入してきた車両２，１２の車載器か
らの送信電波を常時受信できる状態にするということが
できる。ここで、車両２がゲート４に近づいてきてビー
ム照射エリア６に進入するにつれ、ＤＢＦアンテナ２５
の受信レベルが高くなってくる。そして、その受信レベ
ルが予め設定した閾値を超えたとき、路側制御装置２３
は、ＤＢＦアンテナ２５に、進入が確認された車線１側
に送信用のビーム照射エリアを形成させる（ステップ
７，３）。より正確には、ビーム照射エリア６，１６内
に存在する車両２，１２の車載器へ電波を送信できる状
態にするということができる。これにより、路側システ
ムは、ビーム照射エリア６内に進入してきた車両２の車
載器と双方向に無線通信を行うことができる（ステップ
４）。この結果、高速道路の入口では仮想の通行券を渡
すことができ、出口では仮想の通行券に基づき料金の徴
収を行うことができる。路側制御装置２３は、情報の授
受が終了した時点でＤＢＦアンテナ２５に送信用のビー
ムの照射を終了させ（ステップ５）、受信用のビーム照
射エリア６，１６のみを形成した初期状態に戻る。

【００２７】一方、車両１２がゲート１４に近づいてき
てビーム照射エリア６に進入した後の処理は、車両２と
同様に動作するので説明を省略する。

【００２８】本実施の形態によれば、実施の形態１の効
果に加えて、受信用のビーム照射エリアを予め形成し、
ＤＢＦアンテナ２５の受信レベル値によって車両２，１
２を検出することができるので、検出した車両２，１２
と無線通信を行う開始タイミングを把握することができ
る。

【００２９】実施の形態４．図６は、本発明に係る自動
料金収受システムの実施の形態４を示した概略構成図で
ある。実施の形態３が同一方向から料金所に入線してく
る車両２，１２と無線通信を行うのに対し、本実施の形
態は、反対方向から料金所にそれぞれ入線してくる車両
２，１２と無線通信を行うものである。つまり、一方
は、高速道路に入ろうとする車両であり、他方は、高速
道路から降りようとする車両である。本実施の形態は、
実施の形態３と構成は同じである。

【００３０】次に、本実施の形態におけるＥＴＣシステ
ムの動作について説明するが、本実施の形態における処
理は、図５を用いて説明した実施の形態３と同じであ
る。異なるところは、車両１２が実施の形態３と反対方
向からゲートに入線してくることから、ステップ６，１
３において路側制御装置２３がＤＢＦアンテナ２５に受
信用及び送信用のビーム照射エリア１６を形成させる方
向が異なるのみである。なお、ＤＢＦアンテナ２５は、
ビーム照射エリア６と反対方向に照射できるような構造
を有している必要はある。

【００３１】本実施の形態によれば、反対方向から料金
所を通過しようとする車両１２に対しても一機のＤＢＦ
アンテナ２５で対応することができ、また、車両検出セ
ンサを設置しなくても車両２，１２を検出することがで
きるので、検出した車両２，１２と無線通信を行う開始
タイミングを把握することができる。

【００３２】実施の形態５．図７は、本発明に係る自動
料金収受システムの実施の形態５を示した概略構成図で
ある。本実施の形態において実施の形態１と異なるの
は、ＤＢＦアンテナ３５を追加し、各ＤＢＦアンテナ２
５，３５を各車線１，１１に対応させて設置した点であ
り、その他には後述する路側制御装置２３の処理制御以
外同じである。

【００３３】次に、本実施の形態におけるＥＴＣシステ
ムの動作について図８に示したフローチャートを用いて
説明する。なお、本実施の形態における路側制御装置２
３は、ＤＢＦアンテナ２５，３５を別個に動作制御する
が、その制御内容は同じなので、ここではＤＢＦアンテ
ナ２５に対する制御を代表させて説明する。

【００３４】路側制御装置２３は、実施の形態１におけ
る処理に加えて各ＤＢＦアンテナ２５，３５が正常に動
作しているかを監視している。そして、ＤＢＦアンテナ
３５の故障が検知されていないとき、路側制御装置２３
は、ＤＢＦアンテナ２５にビーム照射エリア６を形成さ
せることなく車両検出センサ７からの信号入力待ちの状
態にある（ステップ８，９）。ここで、車両２が車線１
に進入した場合、車両検出センサ７は、車両２を検出
し、車両検出信号を路側制御装置２３へ送信する。路側
制御装置２３は、その信号が入力されるとＤＢＦアンテ
ナ２５に対する位相データを設定し、車両２が検出され
た車線１側にビーム照射エリア６を形成する（ステップ
３）。その結果、ビーム照射エリア６内に進入してきた
車両２と無線通信を行うことができる（ステップ４）。
これにより、高速道路の入口では仮想の通行券を渡すこ
とができ、出口では仮想の通行券に基づき料金の徴収を
行うことができる。路側制御装置２３は、情報の授受が
終了した時点でＤＢＦアンテナ２５にビームの照射を終
了させ（ステップ５）、処理を最初に戻す。

【００３５】ここで、路側制御装置２３がＤＢＦアンテ
ナ３５が発信する異常信号を検出することによってＤＢ
Ｆアンテナ３５の故障を検知しているとき、本実施の形
態では、ＤＢＦアンテナ３５に割り当てられていた車線
１１を通過する車両１２との無線通信を、隣接車線のＤ
ＢＦアンテナ２５に割り振る。このＤＢＦアンテナ２５
への割振り後の通信形態は、実施の形態１と同じにな
る。すなわち、路側制御装置２３は、車両検出センサ７
のみならず車両検出センサ１７からの信号入力待ちの状
態にある（ステップ１）。ここで、車両２が車線１に進
入した場合、路側制御装置２３は、車両検出センサ７か
らの車両検出信号が入力されるので、ＤＢＦアンテナ２
５に対する位相データを設定し、車両２が検出された車
線１側にビーム照射エリア６を形成する（ステップ２，
３）。そして、前述したようにビーム照射エリア６内に
進入してきた車両２と無線通信を行うことができる（ス
テップ４）。そして、路側制御装置２３は、情報の授受
が終了した時点でＤＢＦアンテナ２５にビームの照射を
終了させ（ステップ５）、処理を最初に戻す。

【００３６】一方、ステップ１において、車両１２が車
線１１に進入した場合、路側制御装置２３は、車両検出
センサ１７からの車両検出信号が入力されるので、ＤＢ
Ｆアンテナ２５に対する位相データを設定し、車両１２
が検出された車線１１側にビーム照射エリア１６を形成
する（ステップ２，１３）。そして、前述したようにビ
ーム照射エリア１６内に進入してきた車両１２と無線通
信を行うことができる（ステップ１４）。そして、路側
制御装置２３は、情報の授受が終了した時点でＤＢＦア
ンテナ２５にビームの照射を終了させ（ステップ１
５）、処理を最初に戻す。

【００３７】本実施の形態では、ＤＢＦアンテナ３５が
故障した場合を例にして説明したが、ＤＢＦアンテナ２
５が故障したときにはＤＢＦアンテナ３５が車線１を通
過する車両２との無線通信を行うことになる。これによ
り、ＤＢＦアンテナ２５，３５が故障したからと言って
対応する車線１，１１を閉鎖する必要がなくなり、料金
所における車線閉鎖に伴う渋滞の発生を防止することが
できる。

【００３８】なお、本実施の形態においては、２車線を
示しているために、いずれかのＤＢＦアンテナ２５，３
５が故障したときにはそれぞれ隣接する車線１，１１を
相互にカバーするように説明したが、必ずしもこのよう
に２機１組でカバーしあうように設定する必要はなく、
ＤＢＦアンテナ３５は、車線１と反対側（図面下側の図
示していない車線側）の車線をカバーするようにしても
よい。正常時及びバックアップ時における各ＤＢＦアン
テナ２５，３５と車線１，１１との対応関係を予め設定
しておくことで、路側制御装置２３に、その設定内容に
従い各ＤＢＦアンテナ２５，３５におけるビーム照射位
置を制御させることができる。各ＤＢＦアンテナ２５，
３５がカバーする車線は、混信等を考慮すると、バック
アップする範囲を隣接車線までとすることが現実的であ
るが、これに限定する必要はない。

【００３９】また、従来においては、固定ビームのアン
テナを車線個々に割り当てていたので、アンテナの故障
を考慮すると、一車線につき複数のアンテナを配設する
必要があったが、本実施の形態によれば、他の車線用の
ＤＢＦアンテナによって故障したＤＢＦアンテナが受け
持っていた車線の料金徴収を一時的に行わせることがで
きるので、故障対策のために各車線に複数台のアンテナ
を冗長的に設置する必要がなくなる。

【００４０】実施の形態６．図９は、本発明に係る自動
料金収受システムの実施の形態６を示した概略構成図で
ある。図９には、車線１に沿って並設された複数の車両
検出センサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、各車両検出セン
サ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに対応する位置に形成される
ビーム照射エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが示されてい
る。本実施の形態では、車両検出センサ７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄをゲート入線側に複数配設したので、ゲート近
傍のどの位置に車両２が存在するのかを検出することが
できる。なお、本実施の形態における特徴的な構成は、
一車線に対する作用で説明できるため、図９では便宜的
に一車線のみを示した。

【００４１】ＥＴＣシステムでは、例えば出口では最終
的に料金の徴収が終了するまでにはある程度の時間を要
するが、停止していない車両との間で無線通信を行うた
めに、ビーム照射エリアを各車線につき一つ形成する上
記各実施の形態においては、通信時間を確保するために
ある程度の通信領域、つまりビーム照射範囲が必要にな
る。しかし、照射範囲を拡げると、料金所の各種設置機
器や遮蔽物等からの反射による影響を受けやすくなり、
通信障害が発生する可能性が高くなる。そこで、本実施
の形態においては、ＤＢＦアンテナ２５に形成させるビ
ーム照射エリアを狭くすることで、通信障害の発生率の
軽減を図り、その一方、通信時間を確保するために径の
小さいビーム照射エリアを複数の形成するようにした。
本実施の形態の構成を効果的にするには、ビーム照射エ
リアを車線１，１１の幅とほぼ等しい若しくはその幅よ
り小さくする。

【００４２】次に、本実施の形態におけるＥＴＣシステ
ムの動作について図１０に示したフローチャートを用い
て説明する。なお、本実施の形態では、必要な通信領域
を確保するために、本実施の形態では４つのビーム照射
エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを例にするが、この数に
限られるものではない。路側制御装置２３は、必要なビ
ーム数分（ここでは４）に対応する位相データを予め保
持しておく。

【００４３】本実施の形態における処理内容は、実施の
形態１と基本的には同じで、実施の形態１に示した処理
を繰り返し行うと言うことができる。すなわち、車両２
が車線１のゲート近傍に存在しないとき、つまり、各車
両検出センサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのいずれもが車両
２を検出していないとき、路側制御装置２３は、ＤＢＦ
アンテナ２５にビーム照射エリア６を形成させない。こ
こで、料金所に近づいてきた車両２を車両検出センサ７
ａが検出したとき、路側制御装置２３は、車両検出セン
サ７ａからの車両検出信号が入力されると（ステップ３
１）、ＤＢＦアンテナ２５に対して車両２を検出した車
両検出センサ７ａに対応するビーム照射エリア６ａ用の
位相データを設定し、ビーム照射エリア６ａを形成する
（ステップ３２）。その結果、ビーム照射エリア６ａ内
に進入している車両２と無線通信を行うことができる
（ステップ３３）。

【００４４】続いて、少し前方に進んだ車両２を車両検
出センサ７ｂが検出すると、路側制御装置２３には、車
両検出センサ７ｂからの車両検出信号が入力されてくる
（ステップ３４）。路側制御装置２３は、この信号に応
じてビーム照射エリア６ａの形成を終了し（ステップ３
５）、ＤＢＦアンテナ２５に対して車両２を検出した車
両検出センサ７ｂに対応するビーム照射エリア６ｂ用の
位相データを設定し、ビーム照射エリア６ｂを形成する
（ステップ３６）。その結果、ビーム照射エリア６ｂ内
に進入している車両２と無線通信を行うことができる
（ステップ３７）。

【００４５】更に、少し前方に進んだ車両２を車両検出
センサ７ｃが検出すると、路側制御装置２３には、車両
検出センサ７ｃからの車両検出信号が入力されてくる
（ステップ３８）。路側制御装置２３は、この信号に応
じてビーム照射エリア６ｂの形成を終了し（ステップ３
９）、ＤＢＦアンテナ２５に対して車両２を検出した車
両検出センサ７ｃに対応するビーム照射エリア６ｃ用の
位相データを設定し、ビーム照射エリア６ｃを形成する
（ステップ４０）。その結果、ビーム照射エリア６ｃ内
に進入している車両２と無線通信を行うことができる
（ステップ４１）。

【００４６】そして、更に前方に進んだ車両２を車両検
出センサ７ｄが検出すると、路側制御装置２３には、車
両検出センサ７ｄからの車両検出信号が入力されてくる
（ステップ４２）。路側制御装置２３は、この信号に応
じてビーム照射エリア６ｃの形成を終了し（ステップ４
３）、ＤＢＦアンテナ２５に対して車両２を検出した車
両検出センサ７ｄに対応するビーム照射エリア６ｄ用の
位相データを設定し、ビーム照射エリア６ｄを形成する
（ステップ４４）。その結果、ビーム照射エリア６ｄ内
に進入している車両２と無線通信を行うことができる
（ステップ４５）。以上の車両２の移動の間に必要な情
報の授受が終了すると、路側制御装置２３は、ビーム照
射エリア６ｄの形成を終了させ（ステップ４６）、初期
状態（ステップ３１）に戻る。

【００４７】本実施の形態によれば、以上のようにＤＢ
Ｆアンテナ２５を動作制御することで車両２の移動にビ
ーム照射エリア６ａ〜６ｄを切り替えながら追従させる
ことにより、小さいビーム照射エリア６ａ〜６ｄを用い
ても最終的に必要な情報交換を行うだけの通信領域を確
保することができる。このように、小さいビーム照射エ
リア６ａ〜６ｄを用いることにより、周囲の物体や他の
車両からの反射波による通信障害の発生率を抑えること
ができる。

【００４８】実施の形態７．図１１は、本発明に係る自
動料金収受システムの実施の形態７を示した概略構成図
である。図１１には、車線１に沿って形成される複数の
ビーム照射エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが示されてい
る。実施の形態６が車線１に沿って複数の車両検出セン
サを並設させているのに対し、本実施の形態では、一組
の車両検出センサ７のみ設置している。なお、本実施の
形態における特徴的な構成は、一車線に対する作用で説
明できるため、図１１では便宜的に一車線のみを示し
た。

【００４９】次に、本実施の形態におけるＥＴＣシステ
ムの動作について図１２に示したフローチャートを用い
て説明する。なお、本実施の形態では、必要な通信領域
を確保するために、本実施の形態では４つのビーム照射
エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを例にするが、この数に
限られるものではない。路側制御装置２３は、必要なビ
ーム数分（ここでは４）に対応する位相データを予め保
持しておく。

【００５０】まず、本実施の形態においては、各ビーム
照射エリア６ａ〜６ｄの位置に受信ビームを形成する
（ステップ４１）。そして、料金所に近づいてきた車両
２を車両検出センサ７が検出したとき、車両検出センサ
７は、車両２を検出し、車両検出信号を路側制御装置２
３へ送信する。路側制御装置２３は、その信号が入力さ
れると（ステップ４２）、ＤＢＦアンテナ２５に対して
ビーム照射エリア６ａ用の位相データを設定し、送信用
ビーム照射エリア６ａを形成する（ステップ４３）。そ
して、ビーム照射エリア６ａ内の車両２と無線通信を行
う（ステップ４４）。ここで、路側制御装置２３は、車
両２と無線通信を行うと同時に、ビーム照射エリア６ａ
における受信レベルとビーム照射エリア６ｂにおける受
信レベルとを比較する（ステップ４５）。車両２が車両
検出センサ７により検出された時点では、ＤＢＦアンテ
ナ２５と各ビーム照射エリア６ａ，６ｂとの位置関係を
考えると、ビーム照射エリア６ａにおける受信レベルの
方が高いが、車両２は徐々にビーム照射エリア６ｂの方
へ近づいてくるので、いずれ各受信レベルの大きさは逆
転すると考えられる。従って、ビーム照射エリア６ａに
おける受信レベルの方が大きい場合は、ビーム照射エリ
ア６ａに対する送受信ビームを利用して無線通信を継続
して行う。そして、車両２の前進に従いビーム照射エリ
ア６ｂにおける受信レベルがビーム照射エリア６ａより
上回ったときに利用するビーム照射エリアを切り替え
る。すなわち、路側制御装置２３は、ビーム照射エリア
６ａに対する送信ビームの照射を終了し（ステップ４
６）、ＤＢＦアンテナ２５に対してビーム照射エリア６
ｂ用の位相データを設定し、送信用ビーム照射エリア６
ｂを形成する（ステップ４７）。そして、ビーム照射エ
リア６ａ内の車両２と無線通信を行う（ステップ４
８）。以下、同様にして車両２の前進に伴い、隣接する
ビーム照射エリアにおける受信レベルを比較しながら利
用するビーム照射エリアをビーム照射エリア６ｂからビ
ーム照射エリア６ｃに、更にビーム照射エリア６ｃから
ビーム照射エリア６ｄに切り替える（ステップ４９〜５
６）。そして、以上の車両２の移動の間に必要な情報の
授受が終了すると、路側制御装置２３は、ビーム照射エ
リア６ｄの形成を終了させ（ステップ５７）、受信用の
ビーム照射エリア６ａ〜６ｄを形成した初期状態に戻
る。

【００５１】本実施の形態によれば、以上のようにＤＢ
Ｆアンテナ２５を動作制御することで車両２の移動にビ
ーム照射エリア６ａ〜６ｄを切り替えながら追従させる
ことにより、小さいビーム照射エリア６ａ〜６ｄでも最
終的に必要な情報交換を行うことができる。特に、本実
施の形態によれば、各ビーム照射エリア６ａ〜６ｄにお
ける受信レベルを比較しながらビーム照射エリア６ａ〜
６ｄを切り替えるので、各ビーム照射エリア６ａ〜６ｄ
に対応させて車両検出センサを設置する必要がない。こ
のように、小さいビーム照射エリア６ａ〜６ｄを用いる
ことにより、周囲の物体や他の車両からの反射波による
通信障害の発生率を抑えることができる。

【００５２】なお、上記各実施の形態においては、路側
アンテナとしてＤＢＦアンテナを用いた。これは、各実
施の形態を実施するには、ビーム照射エリアの形成及び
サイズを動的に形成できる送受信アンテナが必要となる
が、この機能を有する送受信アンテナとしては、現在の
ところＤＢＦアンテナが最適なアンテナであると考えら
れるからである。従って、今後、同等の機能を有するア
ンテナが登場したときには、そのアンテナを利用しても
よい。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、ビーム照射エリアの形
成及びサイズを動的に形成できる送受信アンテナを用
い、一機の送受信アンテナに対して車両の入線方向に関
係なく複数のシステム対応車線を対応付けることによ
り、設置アンテナ数を削減することができる。

【００５４】また、受信用のビーム照射エリアを予め形
成するようにしたので、車両検出センサを設置しなくて
もゲートに近づいてきた車両を認識することができる。

【００５５】また、他の車線用の送受信アンテナによっ
て故障した送受信アンテナが受け持っていた車線の料金
徴収を一時的に行わせることができるので、故障対策の
ために各車線に複数台の送受信アンテナを冗長的に設置
する必要がなくなる。

【００５６】また、規定される通信領域内を複数の小ビ
ーム照射エリアビームでカバーするようにしたので、周
囲の設置物等からの反射による通信障害の発生率を低く
抑えることができる。

【００５７】また、各ビーム照射エリアにおける受信レ
ベルを比較しながらビーム照射エリアを車両に追従させ
ていくので、各ビーム照射エリアに対応させて車両検出
センサを設置しなくてもビーム照射エリアを切り替える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自動料金収受システムの実施の
形態１を示した概略構成図である。

【図２】 実施の形態１における自動料金収受システム
の動作を示したフローチャートである。

【図３】 本発明に係る自動料金収受システムの実施の
形態２を示した概略構成図である。

【図４】 本発明に係る自動料金収受システムの実施の
形態３を示した概略構成図である。

【図５】 実施の形態３における自動料金収受システム
の動作を示したフローチャートである。

【図６】 本発明に係る自動料金収受システムの実施の
形態４を示した概略構成図である。

【図７】 本発明に係る自動料金収受システムの実施の
形態５を示した概略構成図である。

【図８】 実施の形態５における自動料金収受システム
の動作を示したフローチャートである。

【図９】 本発明に係る自動料金収受システムの実施の
形態６を示した概略構成図である。

【図１０】 実施の形態６における自動料金収受システ
ムの動作を示したフローチャートである。

【図１１】 本発明に係る自動料金収受システムの実施
の形態７を示した概略構成図である。

【図１２】 実施の形態７における自動料金収受システ
ムの動作を示したフローチャートである。

【図１３】 従来の自動料金収受システムを示した概略
構成図である。

【符号の説明】

１，１１ ＥＴＣ対応車線、２，１２ 車両、４，１４
ゲート、６，６ａ〜６ｄ，１６ ビーム照射エリア、
７，７ａ〜７ｄ，１７ 車両検出センサ、２３路側制御
装置、２５，３５ デジタルビームフォーミング（ＤＢ
Ｆ）アンテナ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｂ Ｆ Ｆターム(参考） 3E027 EA01 EC03 EC10 5H180 AA01 BB04 CC12 EE10 5J021 AA01 DB01 EA03 EA04 FA07 GA02 GA04 GA08 HA02 HA10 JA07 5K067 AA02 AA42 BB43 EE02 EE12 KK00 KK02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有料道路の料金所に設置された料金所側
   装置と料金所のシステム対応車線を通過する車両に搭載
   された車載型無線通信装置との間で無線通信を行って料
   金を精算する自動料金収受システムにおいて、 前記システム対応車線近傍に設置され、前記車載型無線
   通信装置と無線通信を行う範囲であるビーム照射エリア
   の方向及びサイズを動的に形成できる１乃至複数の送受
   信アンテナと、 前記送受信アンテナの動作制御を行うことによって予め
   設定した範囲にビーム照射エリアを形成する路側制御手
   段と、 を有し、一機の前記送受信アンテナに対して複数の前記
   システム対応車線を対応付けたことを特徴とする自動料
   金収受システム。
2. 【請求項２】 前記路側制御手段は、受信用のビーム照
   射エリアを予め形成しておき、前記送受信アンテナの受
   信レベルが予め設定した閾値を超えたときに送信用のビ
   ーム照射エリアを形成することを特徴とする請求項１記
   載の自動料金収受システム。
3. 【請求項３】 前記路側制御手段は、前記送受信アンテ
   ナが故障したときに、その送受信アンテナに割り当てら
   れていたシステム対応車線を、他の前記送受信アンテナ
   に割り振ることを特徴とする請求項１記載の自動料金収
   受システム。
4. 【請求項４】 前記路側制御手段は、対応するシステム
   対応車線の幅とほぼ等しい若しくはその幅より小さい径
   のビーム照射エリアを、当該システム対応車線内に形成
   することを特徴とする請求項１記載の自動料金収受シス
   テム。
5. 【請求項５】 前記路側制御手段は、システム対応車線
   の入線方向側にそのシステム対応車線に沿って並設され
   た複数の車両検出センサそれぞれにより検出される車両
   の位置に、前記送受信アンテナのビーム照射エリアを追
   従移動させることを特徴とする請求項４記載の自動料金
   収受システム。
6. 【請求項６】 前記路側制御手段は、システム対応車線
   の入線方向側にそのシステム対応車線に沿って複数の受
   信用のビーム照射エリアを予め形成しておき、前記送受
   信アンテナの受信レベルが最も大きいビーム照射エリア
   位置に合わせて送信用のビーム照射エリアを形成するこ
   とを特徴とする請求項４記載の自動料金収受システム。
7. 【請求項７】 前記送受信アンテナは、デジタルビーム
   フォーミングアンテナであることを特徴とする請求項１
   乃至４のいずれかに記載の自動料金収受システム。