收費系統、車載單元和收費方法
2023-05-18 10:23:01
專利名稱：收費系統、車載單元和收費方法
技術領域：
本發明涉及一種通過無線通信對高速公路那樣的收費道路上的車輛進行收費的收費系統、裝載在可使用該收費系統的車輛上的車載單元以及一種收費方法。
在常規的用於精確計算收費道路上的過路費的收費系統中，有一種使用路票、預付卡、現金卡或現金貨幣的磁卡式收費系統。
在這種磁卡式收費系統中，記錄著入口處信息即指示著車輛從哪一個入口處進入的磁卡以路票的形式在入口處發給進入該入口處的車輛，駕車司機需攜帶著這張路票前行。在出口處，駕車司機攜帶著的這張記錄著入口處信息的路票被讀出，於是過路費被計算出來。計算的總額向司機顯示，計算出的過路費以現金、預付卡等等來收取。
但是，在使用這種磁卡型收費系統時，在入口收費亭處，司機所需要做的僅僅是從自動路票發出機得到一張路票，所以在入口處附近沒什麼交通擁擠現象。而在出口收費亭處的工作人員卻有特別多的工作要做，如接收路票/發出收據，收取過路費，工作非常緊張。因此，迄今為止一直存在著這樣的問題當使用高速公路的車輛數量增加時，在出口處附近交通很擁擠。
所以，隨著試圖減輕這種交通擁擠的努力，一種電子收費系統(ETC)即無線卡式收費系統在幾年前就應運而生了。這種ETC系統使用設置在車載單元中的IC卡並通過在裝載在車輛上的車載單元與包含裝在收費處的天線的路邊裝置之間進行無線通信來收取過路費。
換句話說，一輛裝有車載單元的車輛(以下稱為ETC車輛)被控制成在一個入口處通過與裝在入口處的路邊裝置進行無線通信，以便在設置在車輛上的車載單元中的IC卡中貯存入口處信息。另一方面，在出口處，通過與裝在出口處的路邊裝置的無線通信，入口信息從ETC車輛的車載單元和IC卡被讀出。根據讀出的入口信息，過路費被自動地計算出來。作為自動交納過路費的方法，有這樣一些方法在IC卡上記錄預付的總額並利用這張IC卡作為預付卡；或預先在IC卡上記錄指示用戶存款帳戶等等的契約信息，並利用這張IC卡作為信用卡等等。
值得注意的一點是，在這樣的ETC系統中，在IC卡上的寫入速度比無線通信的速度要慢，因此，車載單元要在與路邊裝置的無線通信完成之後才開始在IC卡上寫入。
但是，許多收費站在沿著車輛的進入方向安裝了許多的天線，例如第一天線、第二天線等等。在這種情況下，需要車載單元開始在IC卡上寫入，還要在與第一天線通信之後去與第二天線通信。
如果在車載單元中裝載的是一個高效率的處理器(CPU)，那麼車載單元就有可能在IC卡上執行寫處理的同時並行地與第二天線進行通信處理，然而這樣一來車載單元的價格將變得很昂貴。
進一步說，安裝在收費站的天線數量是按照操作需要來決定的，但是將來也許會改變。當控制一個車載單元的人實際上自己是一個最終用戶時，改變車載單元的軟體是不容易的，因此就需要一種能夠靈活地進行無線通信而不管天線的數量多少的結構。
本發明的目的是提供一種不管安裝在收費處的天線數量有多少都能夠靈活地進行收費而不必改變車載單元功能的收費系統、車載單元和收費方法。
本發明所提供的收費系統通過車輛所裝載的插裝著一個IC卡的車載單元與安裝在收費處的裝置之間的無線通信進行收費。該系統包括一個收費處裝置和一個車載單元，所述的收費處裝置包括用於完成與所述車載單元的無線通信的無線通信裝置、用於通過沿著車輛前進方向安裝的無線通信裝置向所述的車載單元發送一個表示車輛已到收費處、收費處號碼或者到達的時間的通知信息直至車輛到達的通知裝置；上述車載單元包括用於根據所述的通知信息在與所有的無線通信裝置執行通信處理之後將從所述的無線通信裝置所發送的數據寫入所述的IC卡的裝置。
另外，本發明還提供了一個車載單元，該車載單元能夠安裝在車輛上，它通過安裝在收費處的無線通信裝置就表示通過收費處的車輛數據與一個收費處進行無線通信。該車載單元包括接收裝置，用於接收表示沿著所述車輛前進方向安裝的的後續無線通信裝置的有無、數量或車輛到達所需的時間的通知信息。車載單元還包括一個根據從所述接收裝置所收到的所述通知信息、在對所有所述的無線通信裝置執行通信處理之後、將從所述的無線通信裝置所發送的數據寫入加裝在所述車載單元上的IC卡的裝置。
另外，本發明還提供了一種收費方法，該方法通過車輛所裝載的加裝了IC卡的車載單元與收費處所安裝的裝置之間的無線通信來實現收費。它包括以下步驟通過無線通信裝置從所述的收費處裝置向所述的車載單元發送表示安裝在後面的無線通信裝置的有無或數量的通知信息；所述的車載單元根據所述的通知信息在執行了對所述收費處裝置的所有的無線通信裝置進行通信處理之後開始對IC卡進行寫入處理。
圖1是一個表示本發明的收費系統所適用的ETC系統的簡略框圖；圖2是一個表示本發明的收費系統中車載單元與第一天線、第二天線之間的通信狀況的方框圖；圖3是一個表示本發明的收費系統中入口處結構例的框圖；圖4是一個表示本發明的收費系統所適用的車載單元的結構框圖；以及圖5是一個表示本發明的收費系統中的車載單元中的處理過程的流程圖。
下面參考附圖來描述本發明的優選實施例。
如圖1所示，一個ETC系統通常包括一個安裝在收費處的路邊裝置1，一個裝載在車輛上用於與路邊裝置1進行無線通信的車載單元3，以及一張可拆卸地安裝在車載單元3上用於讀/寫信息的IC卡5。路邊裝置1和車載單元3為了使貯存在其內部緩衝存儲器的信息進行交換，它們之間的無線通信速度是相當高的。反之，IC卡5的內部有一個刷新存儲器，車載單元3將信息寫入該刷新存儲器或者從中讀出。因此，信息寫入IC卡5的速度要比路邊裝置1與車載單元3之間的通信速度尤其來得低。
如圖2中所示，路邊裝置1包括第一天線7、第二天線7′、無線通信控制裝置9和一個車道控制裝置11。控制裝置9控制這兩個天線與車載單元3之間的通信，車道控制裝置11則按照由無線通信控制裝置9所輸入的無線通信處理的結果進行IC卡的有效或無效的判斷處理。
圖3表示了一例安裝在入口處的路邊裝置1的確定結構。在入口處的路邊裝置1包括按順序設置的第一天線7、車輛長度檢測器13、車輛高度檢測器15、第二天線7′、車輛型式識別器17以及入口亭中的裝置19。
第一天線7對進入入口處前方特定區域的車輛Y作無線通信。
車輛長度檢測器13和車輛高度檢測器15分別檢測出車輛Y的長度和高度。根據檢測結果，車輛類型例如長型、中型、小型等等就由車輛類型識別器識別出來。
車輛Y一旦通過車輛長度檢測器13和車輛高度檢測器15，第二天線7′就與車輛Y進行無線通信。
入口亭中的裝置19藉助於通過第一天線7與車輛Y進行的無線通信，判斷進入入口處的車輛Y是否是一臺ETC車輛。進而，象入口處號碼、進入入口處時間等信息通過第一天線7發送給ETC車輛，而象車輛類型識別器17所識別的車輛Y的類型等信息則通過第二天線7′發送給車輛Y。
進而，入口亭19中的裝置裝有一臺路票發出機，向非ETC車輛發出路票。
即，入口亭19中的裝置包括通過從車輛型式識別器17輸入的所識別的車型信息控制第一天線7和第二天線7′的無線通信的無線通信控制裝置9；以及一個由無線通信控制裝置9來控制的路票發出機。
正如圖4所示，裝載在車輛Y上的車載單元3包括一個天線21，通過天線21與路邊裝置1進行無線通信的一個無線通信控制單元23，一個與IC卡5的接口25，一個通過接口25從IC卡5讀出所記錄的數據以及通過接口25將通過無線通信控制單元23所收到的數據寫入IC卡5的數據處理控制器27，以及一個裝有許多由用戶操作的按鈕以顯示控制內容指南等等的控制顯示板29。
然後，在本實施例的ETC系統中，車載單元3執行如圖5所示的處理。即，首先判斷車載單元3與路邊裝置1的天線之間是否建立了通信鏈路的判斷(步驟100)。當判定通信鏈路已經建立時，就在車載單元3與路邊裝置1之間進行無線通信(步驟101)。換句話說，行駛到下一個天線所需的時間(例如「5秒」)就作為定時器值從路邊裝置1發送到車載單元3。進而，象入口處的道路號、收費處號碼、經過時的日期和時間、通路號等等的入口信息被發送出去。在對路邊裝置1的無線通信中，判斷從路邊裝置1發送出來的IC卡寫入開始定時器值是否為0(步驟102)。當IC卡寫入的開始定時值不是0時，該值(即「5秒」)就被設置在一個定時器上(步驟103)，且等待對下一個天線的通信鏈路的建立(步驟104)。在IC卡寫入開始定時器上所設置的時間與直到下一個通信鏈路建立的時間相比較(步驟105)。當在定時器上所設置的時間之內沒建立通信鏈路時，則開始在IC卡5上寫入數據(步驟106)。在上述步驟106中的「定時器上所設置的時間之內沒建立通信鏈路的情況」有車輛Y因為交通擁擠而停在第一天線7和第二天線7′之間，或者是第二天線7′有故障，並且通信鏈路不能從車載單元3分離出來。因此，當僅執行步驟105時，只有從第一天線送來的信息被記錄在IC卡5上，而第二天線7′來的信息未被記錄下來。進一步說，由於交通擁擠等等原因車輛到達第二天線7′到晚了，在從天線7來的信息被記錄在IC卡5上之後才與第二天線7′建立通信鏈路的情況下，然後再作通信，通信之後才完成記錄處理。
在另一方面，當定時器上所設置的時間之內建立了通信鏈路(即，步驟104的結果是「YES」)時，流程就返回到步驟101，且車載單元3對路邊裝置1執行無線通信處理。然後，在步驟102中，再次判斷這次的無線通信中所發送的IC卡開始定時器值是否是0，如果IC卡寫入開始定時器值是0或者指示出「無下一個天線」，則就判斷出沒有下一個無線通信處理，於是流程進到步驟106，開始向IC卡5中寫入數據。即，在定時器上所設置的時間「5秒」之前，車輛通過了天線7′，並且，從第一天線7和第二天線7′來的信息被記錄在IC卡5上。進一步說，從第一天線7來的發送信息被暫時貯存在車載單元3中，並且，正如上面所述的那樣，在通過第二天線7′之後，在車載單元3中所貯存的信息與從第二天線7′來的信息一起記錄在IC卡5中。
因此，當處理是依步驟101→102→103→104→101→102→106的次序執行時，就意味著車輛正確地通過第一天線7和第二天線7′。
所以，車載單元3在與路邊裝置1的天線的每一次通信處理時收到了「IC卡寫入開始定時器值」，就表示要與下一個天線進行通信處理。因此，不管安裝在路邊裝置1這一側的天線數量有多少，總可以指定IC卡寫入處理的開始時間以便在對所有的天線進行通信處理之後執行對IC卡5的數據寫入處理。
下面，以圖3所示的入口處的處理為例，來描述本實施例的收費系統的具體操作。
在入口亭19中的裝置的無線通信控制裝置9以一個固定的周期內或其它指定的周期通過第一天線詢問與車載單元3的通信。當裝載在車輛Y上的車載單元3進入通信區域時，為響應從第一天線7來的詢問，車載單元3從IC卡5讀出如契約信息或付費信息等數據，並與車載單元所保留的車載單元信息一起作為回答信號發送給第一天線7。
當收到從車載單元3來的回答信息時，無線通信控制裝置9檢查車載單元信息和IC卡契約或付費有效期信息並確認其餘額不是0。如果檢查結果滿足指定條件，則從第一天線向車載單元3發送表示存在下一個天線的「寫入開始定時器值」以及入口信息，如入口處的道路號、收費處號碼、通過的日期和時間、車道號等。
當收到「寫入開始定時器值」和入口信息時，如果該值不是0，則車載單元3就在寫入開始定時器上設置該時間值，並向第一天線發送一個接收完成通知。
當通過第一天線7收到接收完成通知時，無線通信控制裝置9決定該路票發出機不發出路票。進一步說，當沒有從車載單元3收到接收完成通知時，無線通信控制裝置9就判定該通信不合格，並決定該路票發出機在從車型識別器17收到車型識別信息之後發出一張路票。再進一步，對通信詢問從第一天線7沒有收到響應且車輛已由車輛長度檢測器13檢測出，那麼無線通信控制裝置9就判定斷正在通過的是一輛非ETC車輛並決定路票發出機發出一張路票。
車型識別器17由第一車輛長度檢測器13檢測到車輛Y的進入，並通知無線通信控制裝置9，進而由另一個車輛長度檢測器13測出車輛長度，由車輛高度檢測器15測出車輛高度，由此識別出該車輛Y的車型，並將所識別的車型信息通知給無線通信控制裝置9。
按照從第一車輛長度檢測器13來的車輛檢測信號，無線通信控制裝置9通過第二天線7′開始向這臺車輛Y進行通信詢問。與第一天線7類似，在從車載單元3收到一個回答信號之後，將從車型識別器17來的所識別的車型信息以及IC卡寫入開始寫時器值「0」發送給該車輛的車載單元3。
當從第二天線7′收到所識別的車型信息以及IC卡寫入開始定時器值時，該車載單元3發送一個接收完成通知給第二天線，並且因IC卡寫入開始定時器值是「0」，故將從第一天線7收到的入口信息和所識別的車型信息寫在IC卡5上。
另外，如果由與第一天線7的通信所設置的該IC卡寫入開始定時器在從第二天線7′收到通信詢問之前已超時，那麼車載單元3開始將從第一天線7收到的入口信息寫入IC卡5上。同時，如果在入口信息寫入IC卡完成之前，車輛進入第二天線7′的通信區域，則車輛就通過入口處而不與第二天線7′進行無線通信處理。另一方面，如果進入第二天線7′的通信區域之前，對IC卡5的寫入已經完成，則該車輛執行與第二天線7′的無線通信處理並將所識別的車型信息寫在IC卡5上。
另外，從第一天線7和第二天線7′來的IC卡寫入定時器值在作通信詢問時就可以被發送出去。
從上面的描述可以清楚地看出，按照本發明，在IC卡上開始寫的時間是由從路邊裝置1送至車載單元3的IC卡寫入定時器值等等來指定的。因此，在第二天線之後，車載單元3作IC卡寫入處理時不需要完成通信處理，即使收費處裝了許多天線也沒關係。因此，即使車載單元3沒有裝上高效率CPU也能夠平穩地進行收費處的處理，且不受裝在收費處的天線的數量的影響。
進一步說，在上述實施例中，「IC卡寫入定時器值」從每個天線發送出去，不過也不限於此。發送「表示存在與下一個天線的通信處理的標誌」或者「在開始寫入IC卡之前欲執行通信處理的天線的數量」也能夠獲得相同的效果。進一步說，也可以事先在車載單元的存儲器中記錄「IC卡寫入時間值」並根據這個值完成IC卡的寫入。
綜上所述，按照本發明，不管裝在收費處一側的天線數量有多少，在與車載單元一側的天線進行通信處理之後，在一個較佳的時間就可以開始在IC卡上作寫入處理。這樣，即使在車載單元沒有連接一個高效率的CPU，也可以平穩地進行收費處的處理而不受裝在收費處的天線數量的影響。
權利要求
1.一種通過車輛所裝載的加裝了IC卡的車載單元與安裝在收費處的裝置之間進行無線通信來收取過路費的收費系統，其特徵在於所述的收費處裝置包括無線通信裝置，用於完成與所述車載單元的無線通信；以及通知裝置，通過所述的無線通信裝置向所述的車載單元發出一個表示沿著車輛前進方向安裝的無線通信裝置的有無、數量或者車輛到達所需時間的通知信息，；所述的車載單元包括根據所述的通知信息，在對所有的無線通信裝置執行了通信處理之後，將所述無線通信裝置發出的數據寫入所述IC卡的裝置。
2.如權利要求1的收費系統，其中所述車載單元的寫入裝置包括根據所述通知信息，判斷在沿著車輛前進方向安裝的下一級無線通信裝置的有無的裝置；定時器設置裝置，用於根據所述判斷裝置的判斷結果來設置直至下一個無線通信開始前的等待時間；以及當甚至在所述定時器設置裝置上所設置的等待時間已經結束之後下一個無線通信還沒有開始時，將從前級的無線通信裝置的通信處理所獲得的數據進行寫入的裝置。
3.如權利要求2的收費系統，其中，所述的定時器設置裝置在所述的判斷裝置判定不存在下一級無線通信裝置時，設置等待時間為零，而在有下一級無線通信裝置時，設置等待時間為比零大的一個特定時間。
4.一種可由由一臺車輛裝載的車載單元，該車載單元通過安裝在收費處的無線通信裝置就車輛通過數據完成與收費處的無線通信，其特徵在於包括接收裝置，用於接收表示沿著所述車輛的前進方向安裝的後續無線通信裝置的有無、數量或車輛到達所需時間的通知信息，以及根據所述接收裝置收到的所述通知信息，在對所有的所述無線通信裝置執行了通信處理之後，將從所述無線通信裝置發出的數據寫入加裝在所述車載單元上的IC卡的裝置。
5.如權利要求4所述的車載單元，進一步包括貯存表示開始在IC卡上寫處理的時間信息的裝置；用於在接收裝置收到表示下面還有無線通信的通知信息時，根據在所述貯存裝置中貯存的時間信息，對一段特定的時間進行計時的裝置；以及在計時裝置計滿了特定時間之後，將從收費處收到的數據寫入IC卡的裝置。
6.如權利要求4所述的車載單元，其中所述的寫入裝置包括根據所述的通知信息判斷後續無線通信裝置的存在的裝置；定時器設置裝置，根據所述判斷裝置作出的判斷設置直至開始下一個無線通信之前的等候時間；以及在甚至當所述定時器設置裝置所設置的等候時間已結束時所述下一個無線通信也沒有開始時，將與在前級的無線通信裝置進行通信處理所獲得的數據進行寫入的裝置。
7.如權利要求6所述的車載單元，其中，沒有下一級無線通信時，所述定時器設置裝置設置等候時間為0(零)，存在下一級無線通信裝置時，則設置等候時間為一個大於0(零)的特定時間。
8.一種通過一臺車輛所裝載的加裝有IC卡的車載單元與安裝在收費處的裝置之間進行的無線通信來收取過路費的收費方法，其特徵在於包括以下步驟通過無線通信裝置從所述收費處裝置向所述車載單元發出通知信息，該信息表示安裝在下一級的無線通信裝置的有無或數量；以及根據所述的通知信息，在執行了對所述收費處裝置的所有無線通信裝置進行通信處理之後，所述車載單元開始對IC卡作寫入處理。
9.如權利要求8所述的收費方法，其中，所述車載單元根據所述通知信息判斷後續的無線通信裝置的有無，根據所述的判斷，設置一個在下一次無線通信開始之前的等候時間，並且在甚至在所設置的等候時間已結束之後所述下一個無線通信也沒開始時將前級無線通信裝置的通信處理所獲得的數據進行寫入。
10.如權利要求9所述的收費方法，其中，當沒有後續無線通信裝置時，所述下一個無線通信開始前的等候時間為零，而當有後續無線通信裝置時，就設置一個大於零的特定時間。
全文摘要
本發明提供了一種收費系統,該系統通過在一個裝在車輛上且加裝有一個IC卡的車載單元與安裝在收費處的裝置之間進行無線通信的方法來收取過路費。該收費處的裝置通過無線通信向車載單元發送表示了安裝在下一級的無線通信裝置的有無或數量,在對收費處裝置的所有無線通信裝置執行了通信之後,在IC卡上進行寫處理。
文檔編號G07B15/00GK1246690SQ9911830
公開日2000年3月8日 申請日期1999年8月26日 優先權日1998年8月28日
發明者唐澤茂 申請人:株式會社東芝