[发明专利]费用征收系统及其通讯方法

说明书

本发明涉及一种以关卡的无线通讯为基础的电子费用征收系统，特别是涉及适用于关卡在无线环境下进行通讯的方法。

电子费用征收系统(ETCS)是一种可使司机在诸如高速公路之类的收费公路的关卡处不用停车就可接收票据或缴费的电子系统。

图2A和2B表示使用一ETCS的关卡的概要图。图2A是一透视图，而图2B是一顶视图。关卡300由一安全岛311与邻近的通道区域分开。在关卡300上安装一路边通信天线21。带有车载通信天线的汽车31进入设计的通信区350时，就在路边通信天线21和车载通信天线22之间通过无线信号交换缴费所需的信息，而且汽车31不用停车就可通过关卡。

如果不带有车载通信天线22的汽车进入关卡区域。汽车传感器321就检测汽车的进入，如果不发生与路边通信天线21之间的通讯，就认为汽车不带有车载通信天线22，司机就必须从关卡亭301中的费用征收人员手中接过票据或者把费用付给他或她。

在此系统中，如果带有车载通信天线的汽车进入了关卡区域且并没有发生通讯，汽车就必须暂时停下来。相反，如果不带有车载通信天线的汽车进入了该区域。路边天线就会与另一汽车上的车载通信天线建立通讯，前一汽车没有付费就可通过关卡。因此，为了确保费用征收不会失败，有人提出所设计的通信区这样设置，即仅使一辆汽车进入，并设置一仅与出现在该其内的车载通信天线进行通讯的装置，或者禁止与任何外部的车载通信天线通讯。

例如，JP-A-NO.40433/1998中公开了一种使用路边通信天线的费用征收系统，该通信天线辐射高方向性的电磁波束；而JP-A-NO.214359/1998中公开了一种系统，在该系统中，在关卡前面安装一汽车类型检测器，可根据汽车的类型改变路边通信天线电磁波束的方向性图，以便达到禁止由车载通信天线的位置(垂直)变化所引起的通信区的变化。

所提出的另一种类型是，根据汽车的位置和高度，或者根据汽车的高度和速度选择路边天线(JP-A-NO.315283,5/1992和JP-A-NO.239954/1995)。

在现有的费用征收系统中，为了确保在关卡处每一次通讯都是仅与一辆汽车建立的，就仅注重直射电磁波的方向范围，而不考虑通信区内反射波的影响。

如图2A所示，实际上在关卡区域设有诸如隔音墙201和屋顶221之类的结构，在路边通信天线21辐射电磁波束时，不但有直接发自天线21的直射无线电波210到达设于汽车31上的车载通信天线22，而且还可能产生来自屋顶221的反射波和来自隔音墙201的反射波。由于车载通信天线22接收一无线信号作为与反射波组合的直射波，即便在电磁波束的方向性范围内，发射波210也会由于反射波211和212发生偏差，从而可能存在一不能接收无线信号的死区。这种死区根据位置、速度和汽车31和下一辆汽车32的其它因素产生即时地变化。

另外，即便设于下一辆汽车32上的车载通信天线23位于路边通信天线21的方向性范围之外，下一辆汽车32也有可能接收到由位于关卡区域和/或前面汽车31上的结构所反射的反射波，产生反射波213的路径，即意味着建立了与位于设计通信区之外的车辆的通讯。在此情况下，由于路边通讯设备不能区别汽车31和下一辆汽车32，如果在与前面的汽车建立通讯之前，建立了与后面汽车的通讯，设备就会把汽车32误认为是汽车31而与其通讯，并由此允许汽车31通过关卡，而并不与之通讯或者向其征收费用。如果不设有车载通信天线的汽车进入设计的通信区越多，发生失误的频率也会越高。

如上所述，现有ETCSs中的通信区是在发送和接收直射的无线电波或者在大多数情况下发送和接收发自地面的反射波的前提下设计而成的，因此，根据正在进入的汽车或其它因素而改变的反射波，可能使所设计的通信区内的通讯不可能进行，或者有可能与该区域之外进行通讯。这就会在用于费用征收的无线电波发送和接收的过程中，导致稳定性低、可靠性低的问题。

还有，减少反射波需要特殊的关卡机构和较宽的门。另外，对于每一关卡，可能需要特定的通讯装置，这是因为不同的关卡设有不同的电磁波环境。这样会使建筑造价高，操作费用大。

鉴于上述情况，提出了本发明，并提供一种费用征收系统，使用可确保与所设计的通信区内的汽车进行稳定地通讯的特殊软件，该系统可准确地、电子化地征收费用，而关卡区域内的无线环境根据汽车的位置发生变化，而且还提供一种该费用征收系统的通讯方法。