JP3265911B2 - 移動体通信装置 - Google Patents

移動体通信装置

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JP3265911B2
JP3265911B2 JP10842195A JP10842195A JP3265911B2 JP 3265911 B2 JP3265911 B2 JP 3265911B2 JP 10842195 A JP10842195 A JP 10842195A JP 10842195 A JP10842195 A JP 10842195A JP 3265911 B2 JP3265911 B2 JP 3265911B2
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    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
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  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動体が予め設定され
た通信エリアにあるときに、当該移動体に搭載された応
答ユニットと上記通信エリアに対応して設けられた送受
信ユニットとの間で送受信動作を行うようにした移動体
通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の移動体通信装置は、例えば有料
道路における通行料金の自動徴収システムに利用するこ
とが考えられており、図１２には、このような料金自動
徴収システムの概略構成例が示されている。
【０００３】つまり、図１２において、複数の車線１ａ
を有する有料道路１を矢印方向に通行する車両２には、
呼出信号を受信したときに応答信号を含む電波信号の送
信動作を行う応答ユニット３が搭載される。また、有料
道路１を跨ぐように設置された跨線橋４には、各車線１
ａと１対１で対応するようにして複数の送受信ユニット
５が設けられる。これら送受信ユニット５は、各車線１
ａ毎に設定された通信エリア１ｂに向けて前記呼出信号
の送信動作を行うと共に、応答ユニット３からの応答信
号を受信したときに当該応答ユニット３との間で料金徴
収のためのデータの授受を行うように構成される。尚、
上記通信エリア１ｂは、例えば図１３に示すように、車
線１ａの幅が３〜４ｍの場合に、左右及び前後方向の径
が３〜５ｍとなるように設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記移
動体通信装置では、各通信エリア１ｂを１つの送受信ユ
ニット５によりカバーする構成となっている関係上、例
えば図１４に示すように、同一の通信エリア１ｂに２台
の車両６ａ、６ｂ（この場合、二輪車）が並行して進入
した場合には、それら車両６ａ、６ｂに搭載された応答
ユニット３と送受信ユニット５との間で混信が発生する
という問題点が出てくる。
【０００５】また、図１４の例においては、双方の車両
６ａ、６ｂが応答ユニット３を搭載している場合を示し
たが、一方の車両６ｂが応答ユニット３を搭載していな
い違反車両であった場合、その違反車両を識別すること
が不可能になる。具体的には、このような事例において
は、適正車両６ａとの通信に応じた料金の徴収を行った
場合に、送受信ユニット５側では、車両６ａ、６ｂのど
ちらと通信を行ったかを特定不能になり、料金自動徴収
システムそのものが成立しなくなるという大きな問題点
が出てくる。
【０００６】さらに、隣接する通信エリア１ｂの各間に
おいて、図１２のようなオーバーラップ部分が生ずるこ
とが避けられないため、そのオーバーラップ部分では隣
接する送受信ユニット５からの電波信号が互いに干渉す
るという不具合がある。このため、隣接する送受信ユニ
ット５間で時分割通信を行ったり、使用周波数帯を異な
らせたりするなどの対策が必要となり、結果的に、通信
パフォーマンスが低下したり、固有周波数が異なる複数
種類のアンテナを用意する必要があって全体構造が複雑
化するなどの問題点があった。
【０００７】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、同一の通信エリアに複数の
移動体が存在する場合でも、混信の虞がなくなると共
に、通信を行った移動体を確実に特定可能になるなどの
効果を奏する移動体通信装置を提供することにあり、ま
た、複数の通信エリアが隣接して設けられる場合であっ
ても、通信パフォーマンスの向上や全体構造の簡単化を
実現できるようになる移動体通信装置を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、移動体に搭載され呼出信号を受信したとき
に応答信号を含む電波信号の送信動作を行う応答ユニッ
トと、前記移動体の移動経路に設定された通信エリアに
向けて前記呼出信号を含む電波信号の送信動作を行うと
共に、前記応答ユニットからの電波信号の受信に応じて
当該応答ユニットとの間でデータの授受を行う送受信ユ
ニットとを備えた移動体通信装置において、前記送受信
ユニットを、前記通信エリア面積より小さい放射面積に
設定されたビーム状の電波信号を放射する送信アンテナ
と、この送信アンテナによる前記ビーム状の放射電波信
号を前記通信エリア内で前記移動体の移動方向と交差す
る方向へ走査し、この放射電波信号の走査と同時に、前
記呼出信号を送信すると共に、前記応答ユニットからの
ＩＤコードを含む呼出し応答信号を受信したときには料
金徴収処理のための質問信号を送信する送信走査手段と
を含んだ構成としたものである（請求項１）。
【０００９】この場合、前記送受信ユニットを、互いに
平行した状態の複数の移動経路にそれぞれ対応するよう
に複数設置した上で、上記各送受信ユニットが有する走
査手段を、送信アンテナからの放射電波信号による走査
エリアが隣接する送信アンテナからの放射電波信号によ
る走査エリアと重複しないようにその走査速度を互いに
同期させた構成とすることもできる（請求項２）。
【００１０】また、前記送受信ユニットを、前記送信ア
ンテナを通じてミリ波より成るビーム状電波信号を放射
する構成としても良い（請求項３）。
【００１１】
【作用及び発明の効果】請求項１記載の移動体通信装置
においては、送受信ユニットが有する送信アンテナが、
移動体の移動経路に設定された通信エリアに向けてビー
ム状の電波信号を放射すると共に、同送受信ユニットが
有する走査手段が、上記送信アンテナによる放射電波信
号を前記通信エリア内で前記移動体の移動方向と交差す
る方向へ走査し、この放射電波信号の走査と同時に、呼
出信号を送信すると共に、応答ユニットからのＩＤコー
ドを含む呼出応答信号を受信したときには料金徴収処理
のための質問信号を送信するようになる。これにより、
応答ユニットを搭載した移動体が通信エリア内に進入し
た場合には、上記走査エリア中に上記応答ユニットが存
在するようになり、これに応じて、その応答ユニットが
送信アンテナからの放射電波信号に含まれる呼出信号を
受信するようになる。すると、上記応答ユニットは、応
答信号を含む電波信号の送信動作を行うようになるた
め、その電波信号を受信した送受信ユニットが、上記応
答信号の送信源となった応答ユニットとの間でデータの
授受を行うようになる。
【００１２】この場合、通信エリア内で走査されるビー
ム状の電波信号の放射面積、すなわち、呼出信号や質問
信号が送信されるエリアは、当該通信エリアの面積より
小さく設定されているから、その通信エリアにおける電
波放射部分に、２以上の応答ユニットが同時期に存在す
る可能性が小さくなる。この結果、同一の通信エリア
に、２以上の移動体が並行して進入した場合でも、それ
ら移動体に搭載された応答ユニットと送受信ユニットと
の間での送受信が所定の時間差をもって行われるように
なるから、同一の通信エリアに複数の移動体が存在する
場合でも、混信が起こる虞がなくなる。
【００１３】また、通信エリア内における電波信号の実
際の走査位置を示す時系列な時間情報と、応答ユニット
との通信時刻情報とを突き合わせれば、同一の通信エリ
アに、２以上の移動体が並行して進入した場合でも、通
信を行った応答ユニットの位置（ひいては移動体）を確
実に特定可能となるものである。従って、例えば２つの
移動体が同一の通信エリア内に同時期に進入した場合に
おいて、一方の移動体が応答ユニットを搭載していなか
った場合でも、その非搭載移動体を確実に識別可能とな
る。
【００１４】請求項２記載の移動体通信装置において
は、互いに並行した複数の移動経路にそれぞれ対応する
ように設置された複数の送受信ユニットが有する各送信
アンテナが、対応する移動経路に設定された通信エリア
に向けてビーム状の電波信号を放射すると共に、それら
送受信ユニットが有する各走査手段が、上記各送信アン
テナによる放射電波を対応する通信エリア内で前記移動
体の移動方向と交差する方向へ、その走査エリアが隣接
する送信アンテナからの放射電波信号による走査エリア
と重複しないように互いに同期した状態で走査するよう
になる。
【００１５】従って、隣接する送受信ユニットから同時
期に電波信号が放射される領域間の距離を、常時におい
て一定以上に保持できるようになって、上記放射電波信
号が互いに干渉する虞がなくなる。この結果、従来のよ
うに、隣接する送受信ユニット間で時分割通信を行った
り、使用周波数帯を異ならせたりするなどの対策が不要
となるから、通信パフォーマンスを向上できると共に、
固有周波数が異なる複数種類のアンテナを用意する必要
がなくなって全体構造の簡単化を実現できるようにな
る。
【００１６】請求項３記載の移動体通信装置において
は、送受信ユニットは、送信アンテナを通じてミリ波よ
り成るビーム状電波信号を放射するようになる。この場
合、ミリ波は指向特性が良好であるという利点があるか
ら、ビーム状電波信号の放射面積の絞り込みを容易に行
い得るようになって、前述した走査エリアを極力小さく
することが可能となる。この結果、走査エリアにおける
電波放射部分に、２以上の応答ユニットが同時期に存在
する可能性が極端に小さくなって、同一の通信エリアに
複数の移動体が存在する状態で混信が発生する事態を確
実に防止できるようになる。また、送受信ユニット及び
応答ユニット間での通信にミリ波帯の電波信号を使用す
る場合には、マイクロ波帯或いは準マイクロ波帯の電波
信号を使用する場合に比べて、データの伝送容量を大幅
に増大させることができるから、通信所要時間の短縮を
図り得るようになる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を有料道路における通行料金の
自動徴収システムに適用した一実施例について図１〜図
１１を参照しながら説明する。図２には、本実施例で適
用する料金自動徴収システムの概略構成例が示されてい
る。この図２において、複数の移動経路である車線１１
ａを有する有料道路１１を矢印方向に通行する移動体と
しての車両１２には、応答ユニット１３が車載機（Inve
hicle Unit）として搭載される。この応答ユニット１３
は、ウェークアップした状態で後述の呼出信号としての
パイロット信号及び質問信号を受信した各場合に、ＩＤ
コードを含む呼出応答信号及び質問応答信号を含む電波
信号の送信動作をそれぞれ行うようになっている。
【００１８】有料道路１１を跨ぐように設置された跨線
橋１４には、各車線１１ａと１対１で対応するようにし
て例えば３個の送受信ユニット１５が設けられており、
これら送受信ユニット１５は、コントロールユニット１
６により制御される構成となっている。上記各送受信ユ
ニット１５は、各車線１１ａ毎に設定された通信エリア
１１ｂに向けて前記パイロット信号を送信する動作を所
定周期で繰り返すと共に、応答ユニット１３からの呼出
応答信号を受信したときには、以後、料金徴収処理のた
めの読出信号や書込信号などの質問信号を送信し、これ
に対する応答ユニット１３からの質問応答信号などを受
信する動作を行うように構成される。
【００１９】この場合、応答ユニット１３は、呼出応答
信号或いは質問応答信号を自ら電波信号として出力する
のではなく、送受信ユニット１５からの電波信号を利用
して上記各応答信号を出力する構成となっている。つま
り、送受信ユニット１５は、前記パイロット信号或いは
質問信号の送信後に無変調の搬送電波（以下キャリア信
号と呼ぶ）を出力するように構成されるものであり、応
答ユニット１３は、上記キャリア信号を受信したときに
ウェークアップすると共に、そのキャリア信号を所定に
変調して反射することにより前記呼出応答信号及び質問
応答信号の送信動作を行う構成となっている。これによ
り、応答ユニット１３側には、電波信号を発生するため
の発振回路や電源などが不要となるものであり、以て応
答ユニット１３の小形化並びに構造の簡単化を実現して
いる。
【００２０】さて、図１には、上記送受信ユニット１５
の構成が機能ブロックの組み合わせにより示されてお
り、以下これについて説明する。送受信ユニット１５に
おいて、発振器１７の発振周波数は、ミリ波帯の所定周
波数（例えば６０ＧＨｚ程度）に設定されており、その
発振信号は、変調器１８、増幅器１９及び走査手段とし
ての走査器２０を介した後に、送信アンテナ２１からミ
リ波帯のキャリア信号として送信される構成となってい
る。
【００２１】変調器１８は、発振器１７からの発振信号
を前記コントロールユニット１６から信号処理回路２２
を通じて与えられる送信データに基づいて変調するため
のものであり、その変調信号が前述したパイロット信号
及び質問信号として送信アンテナ２１から送信される。
この場合、前にも述べたように、送受信ユニット１５
は、パイロット信号を送信する動作を所定周期で繰り返
すと共に、応答ユニット１３からの呼出応答信号を受信
したときには、所定の質問信号を送信するものであり、
また、上記パイロット信号或いは質問信号の送信後に
は、無変調のキャリア信号を出力する構成となってい
る。
【００２２】送信アンテナ２１は、例えば、誘電体基板
上に薄膜導体より成るパッチを配設したマイクロストリ
ップ形のパッチアンテナを用いたもので、指向性の向上
及び遠距離通信対応を図ると共に、放射ビームの電子走
査を行うために、上記パッチアンテナを複数個配列した
アレーアンテナとして構成されている。この場合、送信
アンテナ２１からは、前記通信エリア１１ｂの面積より
小さい放射面積に設定されたビーム状（例えば直径３０
〜５０ｃｍ程度の断面円形または楕円形ビーム）の電波
信号が放射されるように構成される。
【００２３】走査器２０は、所謂フェーズドアレーアン
テナにおいて周知のデジタル位相器などを含んで構成さ
れたもので、前記送信アンテナ２１を構成するパッチア
ンテナに給電する位相を電子的に変えることにより、当
該送信アンテナ２１から放射されるビーム状の電波信号
の走査を所定周期で行うようになっている。
【００２４】具体的には、走査器２０は、送信アンテナ
２１から放射するビーム状の電波信号を前記通信エリア
１１ｂ内で車両１２の移動方向と直交した方向へ走査す
るものであり、これにより、図３に示すように、電波信
号の放射領域Ａは、車線１１ａに設定された通信エリア
１１ｂの両端間で一方向（例えば矢印方向）へ順次偏位
される構成となっている。
【００２５】図５には、参考として、上記のように送信
アンテナ２１により通信エリア１１ｂを走査する場合に
おけるパイロット信号の出力タイミング例が摸式的に示
されている。尚、この図５には、１回の走査期間中にお
いてパイロット信号が合計１０回（scan angle No.が１
〜１０となる各タイミング）送信される例を示したが、
実際には、scan angle No.の最大値は、５０〜１００程
度に設定される。
【００２６】また、この場合には、各送受信ユニット１
５が有する走査器２０による走査速度は、走査エリアが
隣接する送信アンテナ２１からの放射電波信号による走
査エリアと重複しないように互いに同期された構成とな
っている。
【００２７】つまり、図４に示すように、合計３個設け
られた送信アンテナから２１からの電波信号の各放射領
域Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 は、各周期の走査開始時点におい
て、例えば各通信エリア１１ｂにおける図中最左端の領
域（実線参照）に位置し、走査開始後に所定時間が経過
したタイミングでは、各通信エリア１１ｂにおける図中
右方に所定距離だけ偏位した領域（破線参照）に位置す
るものであり、これにより、隣接する送信アンテナ２１
による走査エリアが、同時期に互いに重複しないように
構成されている。尚、この場合の走査は、一方向に行わ
れるものであるが、往復走査を行う構成も可能である。
また、上記走査周期は、車両１２が例えば時速２００Ｋ
ｍ以上で走行しているような場合においても、当該車両
１２に搭載された応答ユニット１３と送受信ユニット１
５との間での通信に必要な時間を確保できる周期に設定
される。
【００２８】受信アンテナ２３は、応答ユニット１３か
らの反射電波信号（呼出応答信号及び質問応答信号）を
受信できるように構成されており、その受信電波信号
は、検波器２４、フィルタ２５、増幅器２６及び復調器
２７を介して信号処理回路２２に与えられる構成となっ
ている。尚、信号処理回路２２は、コントロールユニッ
ト１６による前記質問信号に基づいた応答ユニット１３
との通信に応じて、道路の使用に応じた料金徴収データ
或いは残金データの処理などを当該応答ユニット１３に
固有の識別コードと対応付けて行い、最終的に上記の処
理結果をコントロールユニット１６に転送する構成とな
っている。
【００２９】次に、上記構成の作用及び効果について説
明する。送受信ユニット１５が有する送信アンテナ２１
は、有料道路１１に設定された通信エリア１１ｂに向け
てパイロット信号を含むビーム状の電波信号を放射（送
信）する動作を所定周期で繰り返すものであり、また、
同送受信ユニット１５が有する走査器２０は、上記送信
アンテナ２１による放射電波を前記通信エリア１１ｂ内
で車両１２の移動方向と直交した方向へ電子走査するよ
うになる。
【００３０】これにより、応答ユニット１３を搭載した
車両１２が通信エリア１１ｂ内に進入した場合には、上
記のような電子走査エリア中に上記応答ユニット１３が
存在するようになり、これに応じて、その応答ユニット
１３が送信アンテナ２１からの放射電波信号に含まれる
パイロット信号を受信するようになる。すると、上記応
答ユニット１３は、呼出応答信号の送信動作を行うよう
になるため、その呼出応答信号を受信した送受信ユニッ
ト１５が、上記応答信号の送信源となった応答ユニット
１３との間で質問信号及び質問応答信号を利用したデー
タ通信を行うようになる。
【００３１】この場合、通信エリア１１ｂ内で電子走査
されるビーム状の電波信号の放射面積は、当該通信エリ
ア１１ｂの面積より小さく設定されているから、その通
信エリア１１ｂにおける電波放射部分に、２以上の応答
ユニット１３が同時期に存在する可能性が小さくなる。
この結果、図６に一例を示すように、同一の通信エリア
１１ｂに、２台の車両１２ａ、１２ｂ（二輪車）が並行
して進入するような状況下でも、それら車両１２ａ、１
２ｂに搭載された応答ユニット１３と送受信ユニット１
５との間での通信動作が所定の時間差をもって行われる
ようになるから、同一の通信エリア１１ｂに複数の車両
１２ａ、１２ｂが存在する場合でも、混信が起きる虞が
なくなる。
【００３２】ここで、上記のように同一の通信エリアに
存在する複数の車両と通信を行う場合の通信シークエン
スとしては、先ず最初に通信を開始した車両との間の通
信が完了した後に次の車両との通信を行う第１の方式
と、通信エリア内に存する車両との間で１ステップ分ず
つの通信動作を交互に実行していく第２の方式が考えら
れる。
【００３３】まず、第１の方式による通信シークエンス
を説明すると以下のようになる。即ち、図７には、通信
エリア１１ｂに対して、２台の車両１２ａ及び１２ｂ
（実際には応答ユニット１３）が進入した場合における
各車両１２ａ及び１２ｂの位置と、送信アンテナ２１に
よる電波信号の放射領域との関係の一例が摸式的に示さ
れている。この図７において、Ｖ０〜Ｖ３は時刻ｔ０〜
ｔ３における車両１２ａ側の応答ユニット１３の位置を
示し、Ｖ４〜Ｖ６は時刻ｔ４〜ｔ６における車両１２ｂ
側の応答ユニット１３の位置を示し、ΔＡ０〜ΔＡ６は
上記各時刻ｔ０〜ｔ６での電波信号の放射領域を示して
いる（但し、通信エリア１１ｂに対するビーム状電波信
号の走査方向は矢印Ｓで示した一方向であり、ｔ０＜ｔ
１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ６である）。また、図
７中のＢは通信エリアサイズ、Ｘは通信エリア１１ｂが
カバーする道路幅である。
【００３４】図８には、送受信ユニット１５と車両１２
ａ及び１２ｂ側の各応答ユニット１３との間の送受信シ
ークエンスが示されている（送受信ユニット１５による
パイロット信号の出力間隔は例えば０．５ｍ秒に設定さ
れ、scan angle No.の最大値は例えば「１００」程度に
設定されている）。
【００３５】各応答ユニット１３は、送受信ユニット１
５からのキャリア信号を受信した時点でウェークアップ
する。図８の例では、まず車両１２ａの応答ユニット１
３が時刻ｔ０でパイロット信号を受信するのに応じて呼
出応答信号をアンサバックするようになる。この呼出応
答信号を受信した送受信ユニット１５は、その後の時刻
ｔ１において、料金徴収処理のための読出信号や書込信
号などの質問信号の送信動作を行う。
【００３６】この質問信号を受信した応答ユニット１３
は、質問応答信号のアンサバック動作を行い、この質問
応答信号を受信した送受信ユニット１５は、その後の時
刻ｔ２において、通信動作終了のための終了信号の送信
動作を行う。この終了信号を受信した応答ユニット１３
は、終了応答信号をアンサバックするようになり、この
応答終了信号を受信した送受信ユニット１５は、車両１
２ａの応答ユニット１３との通信を完了し、その後の時
刻ｔ３からはパイロット信号の送信動作を再開する。
【００３７】この後、時刻ｔ４になると、車両１２ｂの
応答ユニット１３がパイロット信号を受信するようにな
り、当該応答ユニット１３と送受信ユニット１５との間
の通信動作が上述と同様のシークエンスにより行われ
る。
【００３８】この場合、通信エリア１１ｂをビーム状電
波信号により走査する周期は、以下のような計算により
決定できる。車両の走行速度をｖ（ｍ／秒）、通信エリ
アサイズをＢ（ｍ）、リトライ（冗長）回数をＭとする
と、その車両に搭載された応答ユニット１３と送受信ユ
ニット１５との間の通信が完了までに要する時間はＴ1
（秒）は、次式で得られる。
【数１】Ｔ1 ＝Ｂ／（ｖ・Ｍ）
【００３９】従って、Ｔ1 ＜（ｔ２−ｔ０）の関係を満
足すれば、応答ユニット１３と送受信ユニット１５との
間の通信を完了できる。通信エリア１１ｂがカバーする
道路幅をＸ（ｍ）とすると、通信エリア１１ｂに対する
ビーム状電波信号の走査が片道のみ行われる構成であっ
た場合、その走査速度（電波信号放射領域の移動速度）
Ｖｓ（ｍ／秒）は、
【数２】Ｖｓ＝Ｂ／Ｔ1 ＝ｖ・Ｍ
【００４０】電波信号放射領域が道路を１回横切る時間
ts（秒）は、
【数３】ts＝Ｘ／Ｖｓ＝Ｘ／（ｖ・ｍ） で得られる。
【００４１】ここで、前記通信エリアサイズＢ＝０．５
（ｍ）、車両速度ｖ＝２００km／時間＝２０００００／
３６００（ｍ／秒）、リトライ回数Ｍ＝３、道路幅Ｘ＝
４（ｍ）であった場合には、通信所要時間Ｔ1 ＝３（ｍ
秒）、走査速度Ｖｓ＝１６６．７（ｍ／秒）、電波信号
放射領域が道路を１回横切る時間ts＝２４（ｍ秒）とな
る。
【００４２】従って、図８の例のように、送受信ユニッ
ト１５によるパイロット信号の出力間隔を０．５ｍ秒に
設定しておけば、上記のような各値を用いて本実施例の
ような通信システムを構築できるようになる。この場
合、送受信ユニット１５及び応答ユニット１３間での通
信にミリ波帯の電波信号を使用する場合には、データの
伝送容量を１０Ｍｂｐｓとすることが可能であるから、
０．５ｍ秒の間に転送できるデータ量Ｄは、１０×１０
６ ×０．５×１０−３＝５０００bit ＝６２５byteと
なる。
【００４３】次に、通信エリア内に存する車両との間で
１ステップ分ずつの通信動作を交互に実行していく第２
の方式による通信シークエンスを説明すると以下のよう
になる。
【００４４】即ち、図９には、通信エリア１１ｂに対し
て、２台の車両１２ａ及び１２ｂ（実際には応答ユニッ
ト１３）が進入した場合における各車両１２ａ及び１２
ｂの位置と、送信アンテナ２１による電波信号放射領域
との関係の一例が摸式的に示されている。この図９にお
いて、Ｖ１〜Ｖ３は時刻ｔ１〜ｔ３における車両１２ａ
側の応答ユニット１３の位置を示し、Ｖ４〜Ｖ６は時刻
ｔ４〜ｔ６における車両１２ｂ側の応答ユニット１３の
位置を示し、Ａは電波信号放射領域を示している（但
し、通信エリア１１ｂに対するビーム状電波信号の走査
方向は矢印Ｓで示した一方向である）。
【００４５】図１０には、送受信ユニット１５と車両１
２ａ及び１２ｂ側の各応答ユニット１３との間の送受信
シークエンスが示されている。この場合には、送受信ユ
ニット１５によるパイロット信号の出力間隔は、例えば
０．１ｍ秒に設定され、scanangle No.の最大値は例え
ば「４」に設定されており、以てビーム状電波信号の走
査を、前記第１の方式による通信シークエンスの場合よ
り高速で行うようにしている。
【００４６】尚、図１０中では、送受信ユニット１５か
ら送信される信号をデータタイプ略号PL（＝パイロット
信号）、data（＝質問信号）、END （＝終了信号）とし
て表現しており、以下の説明ではこれらの略号も使用す
ることにする。
【００４７】この場合、送受信ユニット１５は、scan a
ngle No.を含んだパイロット信号PLを周期的に送信す
る。図１０の場合、時刻ｔ１において、車両１２ａの応
答ユニット１３がパイロット信号PLを受信するようにな
り、その応答ユニット１３から呼出応答信号がアンサバ
ックされる。この呼出応答信号を受信した送受信ユニッ
ト１５は、当該呼出応答信号に含まれるＩＤコードを認
識し、そのＩＤコードを当該時点でのscan angle No.
（＝１）と対応させた状態で記憶すると共に、上記ＩＤ
コードに対応した処理、並びにそのＩＤコードの送信源
となった応答ユニット１３に対し次に送信するデータの
準備を行う。
【００４８】この後の時刻ｔ２においては、他方の車両
１２ｂの応答ユニット１３がパイロット信号PLを受信す
るようになり、その応答ユニット１３から呼出応答信号
がアンサバックされる。この呼出応答信号を受信した送
受信ユニット１５は、当該呼出応答信号に含まれるＩＤ
コードを認識し、そのＩＤコードを当該時点でのscanan
gle No.（＝３）と対応させた状態で記憶すると共に、
上記ＩＤコードに対応した処理、並びにそのＩＤコード
の送信源となった応答ユニット１３に対し次に送信する
データの準備を行う。
【００４９】この後に、scan angle No.が、車両１２ａ
の応答ユニット１３からのＩＤコードと対応して記憶さ
れているscan angle No.（＝１）と一致したとき（時刻
ｔ３）には、当該応答ユニット１３のために準備してい
た質問信号dataを送信するようになり、この質問信号da
taを受信した応答ユニット１３は、質問応答信号のアン
サバック動作を行うようになる。また、scan angle No.
が、車両１２ｂの応答ユニット１３からのＩＤコードと
対応して記憶されているscan angle No.（＝３）と一致
したとき（時刻ｔ４）には、当該応答ユニット１３のた
めに準備していた質問信号dataを送信するようになり、
この質問信号dataを受信した応答ユニット１３は、質問
応答信号のアンサバック動作を行うようになる。
【００５０】送受信ユニット１５は、上記のような質問
応答信号を受信したときに、その信号を解析して車両１
２ａ及び１２ｂの各応答ユニット１３からのデータの良
否を判断すると共に、その結果を送信データとして準備
する。
【００５１】そして、その後において、scan angle No.
が、車両１２ａの応答ユニット１３からのＩＤコードと
対応して記憶されているscan angle No.（＝１）と一致
したとき（時刻ｔ５）には、送受信ユニット１５は、応
答ユニット１３からのデータに問題がなかった場合に、
当該応答ユニット１３のために準備していた終了信号EN
D の送信動作を行い、上記データにエラーがあった場合
にはエラー信号の送信動作を行う。上記応答ユニット１
３は、終了信号END を受信したときに終了応答信号をア
ンサバックするようになり、この応答終了信号を受信し
た送受信ユニット１５は、車両１２ａの応答ユニット１
３との通信を完了する。これに対して、応答ユニット１
３は、エラー信号を受信したときに、そのエラーに対応
した処理を行い、そのエラーの内容によっては送受信装
置１５へ再送信するためのデータの準備を行う。
【００５２】また、scan angle No.が、車両１２ｂの応
答ユニット１３からのＩＤコードと対応して記憶されて
いるscan angle No.（＝３）と一致したとき（時刻ｔ
６）には、当該応答ユニット１３と送受信ユニット１５
との間で上述同様の通信動作が行われる。
【００５３】この場合、送受信ユニット１５が応答ユニ
ット１３からのアンサバック信号を上記のようなタイミ
ングで受信できなかった場合、送受信ユニット１５は、
その後においてscan angle No.が、応答ユニット１３か
らのＩＤコードと対応して記憶されているscan angle N
o.と一致したタイミングで当該応答ユニット１３に対す
る信号の再送信動作を行うものであり、この場合の例を
図１１に示す。つまり、図１１において、例えば時刻ｔ
３（scan angle No.＝１）に送信した質問信号dataに対
する質問応答信号がアンサバックされなかった場合に
は、その後にscanangle No.が「１」となった時刻ｔ５
において質問信号dataを再送信することになる。
【００５４】この結果、通信エリア１１ｂ内における電
波信号の実際の走査位置を示す時系列な時間情報である
scan angle No.を利用して、どの位置の車両から信号が
アンサバックされたかを容易に認識できるようなるか
ら、同一の通信エリア１１ｂに２以上の車両１２ａ、１
２ｂが並行して進入するような状況下でも、通信を行っ
た応答ユニット１３の位置ひいては車両１２ａ、１２ｂ
を確実に特定可能となるものである。従って、例えば２
台の車両が同一の通信エリア１１ｂ内に進入した場合に
おいて、一方の車両が応答ユニット１３を搭載していな
かった場合でも、その非搭載車両を確実に識別可能とな
る。
【００５５】さらに、本実施例においては、複数の車線
１１ａにそれぞれ対応するように設置された複数の送受
信ユニット１５が有する各送信アンテナ２１による放射
電波信号の走査エリアは、隣接する送信アンテナ２１か
らの放射電波信号による走査エリアと重複しないように
互いに同期した状態で走査される構成となっているか
ら、隣接する送受信ユニット１５から同時期に電波信号
が放射される領域間の距離を、常時において一定以上に
保持できるようになって、上記放射電波信号が互いに干
渉する虞がなくなる。この結果、従来のように、隣接す
る送受信ユニット間で時分割通信を行ったり、使用周波
数帯を異ならせたりするなどの対策が不要となるから、
通信パフォーマンスを向上できると共に、固有周波数が
異なる複数種類のアンテナを用意する必要がなくなって
全体構造の簡単化を実現できるようになる。
【００５６】また、送受信ユニット１５は、送信アンテ
ナ２１を通じてミリ波より成るビーム状電波信号を放射
する構成なっているから、次のような効果も得ることが
できる。つまり、ミリ波は指向特性が良好であるという
利点があるから、ビーム状電波信号の放射面積の絞り込
みを容易に行い得るようになって、前述した電子走査エ
リアの面積を極力小さくすることが可能となる。この結
果、走査エリアにおける電波放射部分に、２以上の応答
ユニット１３が同時期に存在する可能性が極端に小さく
なって、同一の通信エリア１１ｂに複数の車両が存在す
る状態時に混信が発生する事態を確実に防止できるよう
になる。
【００５７】また、送受信ユニット１５及び応答ユニッ
ト１３間での通信にミリ波帯の電波信号を使用する場合
には、マイクロ波帯或いは準マイクロ波帯の電波信号を
使用する場合に比べて、データの伝送容量を、数１００
Ｋｂｐｓ程度から１０Ｍｂｐｓ以上に大幅に増大させる
ことができるから、通信所要時間の短縮を図り得るよう
になる。また、この結果、通信エリア１１ｂの車両進行
方向の長さつまり通信エリアサイズを短縮できるように
なる。
【００５８】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、次のような変形または拡張が可能であ
る。送信アンテナとしてパッチアンテナを利用したアレ
ーアンテナを用いたが、他の形式のアレーアンテナを用
いたり、ホーンアンテナやパラボラアンテナなどを用い
る構成としても良い。送信アンテナからの放射電波信号
の走査を電子的に行う構成としたが、機械的な走査を行
う構成（例えばポリゴンミラーを利用する構成、パラボ
ラアンテナの場合は給電点の位置を変化させる構成、複
数並べたアンテナを順次動作させる構成など）を採用す
ることも可能である。
【００５９】送信アンテナからミリ波帯の電波信号を送
信する構成としたが、マイクロ波帯或いは準マイクロ波
帯の電波信号を送信する構成としても良い。呼出信号と
してパイロット信号を送信する構成としたが、このよう
なパイロット信号は必要に応じて設定すれば良く、質問
信号により呼出信号の機能を兼ねるなどの構成も可能で
ある。
【００６０】有料道路における通行料金の自動徴収シス
テムに適用したが、これに限らず、工場内などにおける
無人搬送車の運行制御システム、或いは物流管理システ
ム、スキー場のリフト料金や遊園地などの施設利用料金
の自動徴収システムなどにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す送受信ユニットの機能
ブロック図
【図２】有料道路の通行料金自動徴収システムの概略構
成を示す図
【図３】送受信ユニットによる電波信号の走査範囲を説
明するための図その１
【図４】送受信ユニットによる電波信号の走査範囲を説
明するための図その２
【図５】送受信装置によるパイロット信号の出力タイミ
ングを説明するための図
【図６】作用説明用の摸式図
【図７】通信シークエンスの一例を説明するための摸式
図
【図８】同シークエンスの内容を説明するためのタイミ
ングチャート
【図９】通信シークエンスの他の例を説明するための摸
式図
【図１０】同シークエンスの内容を説明するためのタイ
ミングチャートその１
【図１１】同シークエンスの内容を説明するためのタイ
ミングチャートその２
【図１２】従来例を説明するための図２相当図
【図１３】通信エリアの大きさを説明するための図
【図１４】図６相当図
【符号の説明】
図面中、１１は有料道路、１１ａは車線（移動経路）、
１１ｂは通信エリア、１２は車両（移動体）、１３は応
答ユニット、１５は送受信ユニット、２０は走査器（走
査手段）、２１は送信アンテナ、２３は受信アンテナを
示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｆ 15/21 Ｃ (56)参考文献 特開 平７−50633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−46421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G07B 11/00 - 17/04 G08G 1/00 - 9/02 H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動体に搭載され呼出信号を受信したと
    きに応答信号を含む電波信号の送信動作を行う応答ユニ
    ットと、 前記移動体の移動経路に設定された通信エリアに向けて
    前記呼出信号を含む電波信号の送信動作を行うと共に、
    前記応答ユニットからの電波信号の受信に応じて当該応
    答ユニットとの間でデータの授受を行う送受信ユニット
    とを備えた移動体通信装置において、 前記送受信ユニットは、 前記通信エリア面積より小さい放射面積に設定されたビ
    ーム状の電波信号を放射する送信アンテナと、 この送信アンテナによる前記ビーム状の放射電波信号を
    前記通信エリア内で前記移動体の移動方向と交差する方
    向へ走査し、この放射電波信号の走査と同時に、前記呼
    出信号を送信すると共に、前記応答ユニットからのＩＤ
    コードを含む呼出応答信号を受信したときには料金徴収
    処理のための質問信号を送信する送信走査手段とを含ん
    で構成されていることを特徴とする移動体通信装置。
  2. 【請求項２】 前記送受信ユニットは、互いに平行した
    状態の複数の移動経路にそれぞれ対応するように複数設
    置され、 上記各送受信ユニットが有する走査手段は、送信アンテ
    ナからの放射電波信号による走査エリアが隣接する送信
    アンテナからの放射電波信号による走査エリアと重複し
    ないようにその走査速度が互いに同期されていることを
    特徴とする請求項１記載の移動体通信装置。
  3. 【請求項３】 前記送受信ユニットは、前記送信アンテ
    ナを通じてミリ波より成るビーム状電波信号を放射する
    ように構成されていることを特徴とする請求項１または
    ２記載の移動体通信装置。
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