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電波発射源検出センサ及びレーン識別判定方法
説明

電波発射源検出センサ及びレーン識別判定方法

【課題】所定のレーンを通過する車両からの電波を正しく特定すること。
【解決手段】本実施形態に係る電波発射源検出センサは、所定のレーンに設置され、車両に搭載された車載器との間で無線通信を行う路側器に接続される電波発射源検出センサであって、車載器から路側器へ送信される電波を受信する受信部と、上記レーンを含む第1判定領域内の電波の受信レベルを積分した第1電力値と上記レーン以外の第2判定領域内の電波の受信レベルを積分した第2電力値を算出する算出部と、第1電力値と第2電力値との差に基づいて、電波がレーンを通過する車両からの到来波であるか否かを判定する識別判定部とを具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、路側アンテナと車両に搭載された車載器との間で無線通信を行うための電波発射源検出センサ及びレーン識別判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ETC(Electrig Toll Collection)とは、DSRC(Dedicated Short Range Communication:狭域通信)により、ETC路側器(路側に設置された無線装置)とETC車載器(車両に搭載された無線装置)が通信を行い、自動車利用時の各種料金を自動的に決済するシステムである。
【0003】
ところが、従来のETCシステムにおいては、ETC車載器からの電波に対して、ETCレーンを通過する車両のものであるか否かの識別判定を行っていないため、ETC路側器は他レーンからの電波であっても受信し、ETCシステムによる課金処理等を行うおそれがあり、誤課金を起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−108146号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように、従来技術では、他レーンを走行する車両に搭載されたETC車載器からの電波を受信した場合でも、ETCレーンの車両からの電波として誤って通信を行うおそれがある。
【0006】
本実施形態の目的は、所定のレーンを通過する車両からの電波を正しく特定することができる電波発射源検出センサ及びレーン識別判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本実施形態に係る電波発射源検出センサは、所定のレーンに設置され、車両に搭載された車載器との間で無線通信を行う路側器に接続される電波発射源検出センサであって、前記車載器から前記路側器へ送信される電波を受信する受信部と、前記レーンを含む第1判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第1電力値と前記レーン以外の第2判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第2電力値を算出する算出部と、前記第1電力値と前記第2電力値との差に基づいて、前記電波が前記レーンを通過する車両からの到来波であるか否かを判定する識別判定部とを具備するものである。
【0008】
本実施形態に係るレーン識別判定方法は、所定のレーンに設置され、車両に搭載された車載器との間で無線通信を行う路側器に接続される電波発射源検出センサに用いられる方法であって、前記車載器から前記路側器へ送信される電波を受信し、前記レーンを含む第1判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第1電力値と前記レーン以外の第2判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第2電力値を算出し、前記第1電力値と前記第2電力値との差に基づいて、前記電波が前記レーンを通過する車両からの到来波であるか否かを判定するものである。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態に係る電波発射源検出センサを用いた自動料金収受システムを示す概略図。
【図2】電波発射源検出センサを含むシステム系統を示すブロック図。
【図3】電波発射源検出センサの構成例を示す図。
【図4】電波発射源検出センサの設置場所の一例を示す図。
【図5】電波発射源検出センサの動作を示す図。
【図6】電波発射源検出センサの受信領域を示す図。
【図7】受信領域を電波発射源検出センサから見下ろしたイメージを示す図。
【図8】レーン識別判定処理を説明するための概念図。
【図9】レーン判定領域を電波発射源検出センサから見下ろしたイメージを示す図。
【図10】レーン判定領域を車両側面から見たイメージを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る電波発射源検出センサ及びレーン識別判定方法を説明する。
【0011】
図1は、本実施形態に係る電波発射源検出センサを用いた自動料金収受システムを示す概略図である。
【0012】
自動料金収受システム10は、ガントリ11、ETC路側器12、車両検出器13〜15、信号処理部16及び電波発射源検出センサ17を備える。
【0013】
ガントリ11は、レーンを跨ぐように設置される。ガントリ11には、ETC路側器12及び電波発射源検出センサ17が固定される。車両検出器13〜15は、自レーンを通過する車両Vを検出し、車両Vを検出した旨をETC路側器12へ通知する。ETC路側器12は、車両検出器13が車両Vを検出した後に車両検出器14が車両Vを検出した場合、車両Vが前進していることを認識し、車両検出器15が車両Vを検出した場合、車両Vが自レーンを通過したことを認識する。
【0014】
ETC路側器12は、車両検出器13が車両Vを検出したときに、自レーン中の所定のエリアへ向けて、予め設定された周波数で通知信号を送信する。ETC路側器12は、ETC車載器20から通知信号に対する応答信号を受信すると、ETC車載器20との間で無線通信を開始する。このとき、ETC路側器12は、信号処理部16と共に、ETC車載器20に対する課金処理を行う。
【0015】
電波発射源検出センサ17は、ETC車載器20からETC路側器12へ送信された電波を受信し、受信した電波が自レーンを通過する車両Vからの到来波であるか否かを識別するレーン識別判定処理を行う。
【0016】
図2は、電波発射源検出センサ17を含むシステム系統を示すブロック図である。電波発射源検出センサ17は、アンテナ部171、受信部172及び信号処理部173を備える。電波発射源検出センサ17は、ETC路側器12との接続インタフェースを有する。
【0017】
信号処理部173は、受信部172に対して受信周波数の制御及び電源の供給を行う。受信周波数の範囲は、5835MHz〜5845MHzとし、中心周波数を5840MHzとする。さらに、信号処理部173は、後述するレーン識別判定処理を実行するレーン識別判定部174を有する。
【0018】
図3を参照して、電波発射源検出センサ17の構成例について説明する。電波発射源検出センサ17は、前方がレドーム176、後方が放熱板175により覆われた筐体を有し、この筐体内に、アンテナ部171としてのアンテナ素子171−1〜171−nと、受信部172としての周波数コンバータ172−1〜172−n及びローカル信号生成基板177と、信号処理部173としての信号処理基板178が内蔵される。
【0019】
アンテナ部171は、方位角方向が180度(±90度)以下になるように、アンテナ素子171−1〜171−nをアンテナ素子間隔0.5λにして配置する。また、図4に示すように、ETC路側器12と電波発射源検出センサ17とがガントリ11に固定して設置される。
【0020】
上記図2において、ETC車載器20は、ETC路側器12からの通知信号を受信すると、通知信号の周波数に応じた周波数の応答信号をETC路側器12へ送信する。電波発射源検出センサ17のアンテナ部171は、ETC路側器12から同期信号を受信すると、これに同期して、ETC車載器20からETC路側器12に送信された同じ応答信号を受信する。
【0021】
アンテナ部171で受信されたRF信号は、受信部172においてローカル信号生成基板178で生成されたローカル信号に基づいてIF信号に変換された後、信号処理部173へ送られる。信号処理部173は、受信部172からのIF信号を受信すると、レーン識別判定部174において上記応答信号に対するレーン識別判定処理を行い、判定結果を路側器12へ出力する。
【0022】
次に、電波発射源検出センサ17のレーン識別判定処理について説明する。図5は、電波発射源検出センサ17の動作を示す図である。
【0023】
[通知信号の送信:ステップS1]
ETCシステムでは、ETC路側器12は、FCMS(Frame Control Message Slot)信号及びMDS(Message Data Slot)信号(BST(Beacon Service Table)情報)等の通知信号を自レーン中の所定のエリアへ送信する(S1)。
【0024】
[応答信号の送信:ステップS2]
ETC車載器20は、上記S1の通知信号を受信すると、ACTS(Activation Slot)信号、ACKC(Activation Channel)信号又はMDS信号(VST(Vehicle Service Table)情報)等の応答信号を送信する(S2)。電波発射源検出センサ17は、ETC路側器12が受信する応答信号(S2)と同じ電波を受信する。
【0025】
[同期信号の受信:ステップS3]
電波発射源検出センサ17は、ETC路側器12から同期信号(S3)を取得すると、レーン識別判定部174による処理を開始する。
【0026】
[検波:ステップS4]
レーン識別判定部174は、受信部172によりETC路側器12と同じタイミングでETC車載器20からの応答信号(S2)の電波を受信周波数に基づいて検波する(S4)。
【0027】
ここで、電波発射源検出センサ17の受信領域について説明する。図6は地上高0mで電波発射源検出センサの受信領域を示す図である。図7は、当該受信領域を電波発射源検出センサから見下ろしたイメージを示す図である。図6及び図7において斜線で示す領域が、電波発射源検出センサ17の最小受信領域であり、自レーン及び自レーンの両隣に位置する隣接レーンの領域を含む範囲とする。
【0028】
方位角はアンテナ部171のアンテナ素子間を0.5λにしたときの受信可能範囲である±90度以下とする。この方位角の範囲は隣接レーンにおけるETC通信領域をカバーする範囲となる。仰角はETC路側器12の直下(地上高0m)から5m先(ETCレーンの入口方向)までの範囲(角度:0度〜45度以下)とする。
【0029】
[各判定領域内の電力値の算出:ステップS5]
次に、レーン識別判定部174は、上記S4で検波された信号について、ETC路側器12の自レーンを含む自レーン判定領域内の電力値と自レーン以外の他レーン判定領域内の受信レベルを積分した電力値とを算出する(S5)。図8の概念図に示すように、レーン識別判定部174は、各判定領域内の受信レベルを積分した値を電力値として算出する。
【0030】
さらに、図9及び図10を参照して、自レーン判定領域と他レーン判定領域について説明する。図9は、レーン判定領域を電波発射源検出センサ17から見下ろしたイメージを示す。図10は、レーン判定領域を車両側面から見たイメージを示すものである。
【0031】
自レーン判定領域と他レーン判定領域の電力値を算出する場合、自レーンとその隣接する他のレーンとの間のアイランドの領域は除く。アイランドの中心を自レーン判定領域と他レーン判定領域の境にした場合、アイランド中心付近の電力値が自レーン判定領域と他レーン判定領域に分かれ、自レーンからの到来波を正しく判定できない可能性がある。そのため、電力値を算出するとき、各判定領域からアイランドの領域は除く。
【0032】
また、マルチパス環境において、他レーン領域からの直接波が存在した場合、他レーン領域からの到来波を判定できるように他レーン領域以外の外側領域は除く。他レーン領域より外側の領域を含む場合、外側領域のノイズの電力も加算されてしまうため、正しく領域判定ができなくなる。これを防ぐために本実施形態では他レーン領域のみを他レーン判定領域とする。
【0033】
また、図10に示すように、自レーン判定領域は、乗用車に対しては例えば方位角45度まで(すなわち5m)に設定し、トラック等の大型車では運転位置が高いためETC車載器が高い位置に設置されると想定されるため通常より角度を広げて例えば52度まで(すなわち6.5m)の範囲に設定することができる。このように自レーン判定領域をETC車載器の設置位置に応じて設定することでより正確にレーン判定領域を行うことが可能となる。
【0034】
[レーンの識別判定:ステップS6]
レーン識別判定部174は、上記S5で算出した各判定領域内の電力値(受信レベルの積分値)の差に基づいてレーンの識別判定(S6)を行う。すなわち、レーン識別判定部174は、自レーン判定領域の電力値と他レーン判定領域の電力値との差に基づいて、受信した電波が自レーンを通過する車両からの到来波か、それ以外の領域の車両からの到来波かを判定する。
【0035】
レーン識別判定方法としては、例えば、上記図8に示すように、自レーン判定領域内の電力値が他レーン判定領域内の電力値より一定の電力値(基準値)以上であれば、自レーン領域内の車両から到来した電波(有効)と判定する。それ以外は無効と判定する。なお、判定基準となる一定の電力値としては、ETC環境における直接波に対する反射波のレベルからおおよそ10dB以上とする。適切な値は、シミュレーションにより検証して決定することができる。
【0036】
[識別判定結果の通知:ステップS7]
電波発射源検出センサ17は、上記S6で判定されたレーンの識別判定結果(有効/無効)を、ETC車載器20との通信可否を決定するための補助的な情報としてETC路側器12に通知する(S7)。
【0037】
[識別判定結果の取得:ステップS8]
ETC路側器12は、電波発射源検出センサ17からレーンの識別判定結果を取得する(S8)。ETC路側器12は、上記取得した識別判定結果を補助的な情報として用いて、応答信号があったETC車載器20との間の通信を継続するか中断するかを決定する。
【0038】
以上述べたように、上記実施形態では、自レーン判定領域内及び他レーン判定領域内の電力値(受信レベルの積分値)を求め、この電力値に基づいて受信電波が自レーンから到来した電波か、それ以外の領域から到来した電波かを判定する。このようにすることで、自レーンを通過する車両からの電波を正しく特定することが可能となり、ETC路側器における自レーン以外のETC車載器に対する誤課金等を防止することができる。
【0039】
本実施形態では、電波発射源検出センサをETCシステムに用いた例について説明したが、このような有料道路の料金所の他にも、ガソリンスタンド、ドライブスルー等の決済システムや駐車場、乗船等の管理システムに用いることができる。
【0040】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0041】
11…ガントリ、12…ETC路側器、13〜15…車両検出器、16…信号処理部、17…電波発射源検出センサ、20…ETC車載器、171…アンテナ部、172…受信部、173…信号処理部、174…レーン識別判定部、171−1〜171−n…アンテナ、172−1〜172−n…周波数コンバータ、175…レドーム、176…放熱板、177…ローカル信号生成基板、178…信号処理基板。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定のレーンに設置され、車両に搭載された車載器との間で無線通信を行う路側器と共に設置される電波発射源検出センサであって、
前記車載器から前記路側器へ送信される電波を受信する受信部と、
前記レーンを含む第1判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第1電力値と前記レーン以外の第2判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第2電力値を算出する算出部と、
前記第1電力値と前記第2電力値との差に基づいて、前記電波が前記レーンを通過する車両からの到来波であるか否かを判定する識別判定部と
を具備することを特徴とする電波発射源検出センサ。
【請求項2】
前記第1判定領域及び前記第2判定領域は、当該センサから前記レーンを見下ろした像に基づいて設定されることを特徴とする請求項1記載の電波発射源検出センサ。
【請求項3】
前記第1判定領域及び前記第2判定領域において、前記レーンと隣接する他のレーンとの間のアイランドの領域を除くことを特徴とする請求項1又は2に記載の電波発射源検出センサ。
【請求項4】
所定のレーンに設置され、車両に搭載された車載器との間で無線通信を行う路側器に接続される電波発射源検出センサに用いられる方法であって、
前記車載器から前記路側器へ送信される電波を受信し、
前記レーンを含む第1判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第1電力値と前記レーン以外の第2判定領域内の前記電波の受信レベルを積分した第2電力値を算出し、
前記第1電力値と前記第2電力値との差に基づいて、前記電波が前記レーンを通過する車両からの到来波であるか否かを判定することを特徴とするレーン識別判定方法。
【請求項5】
前記第1判定領域及び前記第2判定領域は、当該センサから前記レーンを見下ろした像に基づいて設定されることを特徴とする請求項4記載のレーン識別判定方法。
【請求項6】
前記第1判定領域及び前記第2判定領域において、前記レーンと隣接する他のレーンとの間のアイランドの領域を除くことを特徴とする請求項4又は5に記載のレーン識別判定方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2012−252656(P2012−252656A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−126737(P2011−126737)
【出願日】平成23年6月6日(2011.6.6)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】