(57)【要約】【課題】検出確実性が高い磁気マーカ検出方法を提供すること。【解決手段】少なくとも２つ以上の複数の磁気センサを取り付けた車両５の進行中に、道路に敷設された磁気マーカ１０を検出するための磁気マーカ検出方法は、２つの磁気センサの磁気計測値の差分である第１の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、第１の磁気勾配についての車両の進行方向の変化について、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成するフィルタ処理ステップと、を含み、フィルタ出力値に関する演算処理により磁気マーカ１０を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けた少なくとも２つ以上の複数の磁気センサを用いて、道路に敷設された磁気マーカを検出するための磁気マーカ検出方法であって、
前記複数の磁気センサのうちの２つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした１回あるいは２回以上の複数回の差分演算により算出可能な第１の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、
対象とする磁気計測値が取得された計測タイミングが異なる前記第１の磁気勾配の差分である第２の磁気勾配、及び前記第１の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配の車両の進行方向の変化について、少なくとも低い周波数成分を抑圧あるいは遮断するためのフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成するフィルタ処理ステップと、を含み、
前記磁気マーカを検出するための処理の入力データの少なくとも一部が前記フィルタ出力値であることを特徴とする磁気マーカ検出方法。
【請求項２】
請求項１において、前記複数の磁気センサは、少なくとも車両の車幅方向に配列されており、前記勾配生成ステップで生成する前記第１の磁気勾配の少なくとも一部は、前記車幅方向に配列された２つの磁気センサの磁気計測値の差分であることを特徴とする磁気マーカ検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記複数の磁気センサは、少なくとも前記進行方向に配列されており、前記勾配生成ステップで生成する前記第１の磁気勾配の少なくとも一部は、前記進行方向に配列された２つの磁気センサの磁気計測値の差分であることを特徴とする磁気マーカ検出方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、車両が進行中の道路が自動車専用道路であるかそれ以外の一般道であるかに応じて、前記フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り替えることを特徴とする磁気マーカ検出方法。
【請求項５】
道路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に搭載される磁気マーカ検出装置であって、
少なくとも２つ以上の複数の磁気センサと、
前記磁気マーカを検出する検出手段と、を有し、
該検出手段は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の磁気マーカ検出方法を実行するように構成された手段であることを特徴とする磁気マーカ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の道路に敷設された磁気マーカの検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、道路に敷設した磁気マーカを車両制御に利用するための車両用の磁気マーカ検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような磁気マーカ検出システムは、道路に敷設された磁気マーカと、磁気センサを含む車両側の磁気マーカ検出装置と、の組み合わせにより実現されている。例えば、道路に車線に沿って敷設された磁気マーカを車両側で検出できれば、自動操舵制御や車線逸脱警報等、各種の運転支援を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の磁気マーカ検出システムでは、次のような問題がある。すなわち、磁気センサに作用する外乱磁気に起因し、磁気マーカの検出確実性が損なわれるおそれが生じるという問題がある。例えば道路を形成するＲＣ構造の橋やトンネルなどでは、構造的な強度を確保するための鉄製の補強プレートや鉄筋等が内部に張り巡らされており、このようなＲＣ構造の構造物は非常に大きな磁気発生源となる可能性がある。鉄筋等の鉄材料の残留磁化は磁石に比べてごくわずかである一方、橋やトンネル等の巨大な体積に起因して地磁気を上回る磁気が発生したり、橋やトンネル等がヨークのように地磁気を集磁して比較的大きな磁界が発生することがある。例えば橋やトンネル等の構造物など道路に存在する様々な磁気発生源の磁界は、前記磁気マーカの検出確実性を低下させる要因のひとつとなっている。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、検出確実性が高い磁気マーカ検出方法及び磁気マーカ検出装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、車両に取り付けた少なくとも２つ以上の複数の磁気センサを用いて、道路に敷設された磁気マーカを検出するための磁気マーカ検出方法であって、
前記複数の磁気センサのうちの２つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした１回あるいは２回以上の複数回の差分演算により算出可能な第１の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、
対象とする磁気計測値が取得された計測タイミングが異なる前記第１の磁気勾配の差分である第２の磁気勾配、及び前記第１の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配の車両の進行方向の変化について、少なくとも低い周波数成分を抑圧あるいは遮断するためのフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成するフィルタ処理ステップと、を含み、
前記磁気マーカを検出するための処理の入力データの少なくとも一部が前記フィルタ出力値であることを特徴とする磁気マーカ検出方法にある（請求項１）。
【０００７】
本発明の一態様は、道路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に搭載される磁気マーカ検出装置であって、
少なくとも２つ以上の複数の磁気センサと、
前記磁気マーカを検出する検出手段と、を有し、
該検出手段は、上記の磁気マーカ検出方法を実行する手段である磁気マーカ検出装置にある（請求項５）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る磁気マーカ検出方法は、磁気発生源の周囲に生じる磁気勾配の分布が、磁気発生源のサイズによって異なってくることに着目して発想されたものである。この磁気マーカ検出方法は、上記のような磁気勾配の分布の違いを利用して前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源の磁気成分を除去することで、前記磁気マーカの検出確実性を向上する方法である。
【０００９】
本発明に係る磁気マーカ検出方法における勾配取得ステップは、前記２つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした差分演算により算出可能な前記第１の磁気勾配を取得するステップである。この勾配取得ステップによれば、前記２つ以上の磁気センサの磁気計測値の差分をとることにより当該２つ以上の磁気センサに一様に作用する磁気ノイズを除去でき磁気勾配のみを抽出できる。
【００１０】
本発明に係るフィルタ処理ステップは、前記磁気勾配の進行方向の変化について前記フィルタ処理を施すステップである。このフィルタ処理によれば、前記磁気勾配の進行方向の変化のうち、低い周波数成分を抑圧等できる。サイズ的な大小が異なる磁気発生源を想定したとき、磁界を貫く方向の磁気勾配の変化は大きい磁気発生源の方が緩やかとなり、小さい磁気発生源の方が急になる。上記のように低い周波数成分を抑圧等する前記フィルタ処理によれば、前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源に由来する磁気成分を除去できる。
【００１１】
以上のように、本発明に係る磁気マーカ検出方法は、前記２つ以上の磁気センサの磁気計測値の差分により一様に作用する磁気ノイズを除去する前記勾配生成ステップと、前記磁気勾配の前記進行方向の変化について前記フィルタ処理を施す前記フィルタ処理ステップと、の組み合わせにより外乱となる磁気を除去する検出方法である。
【００１２】
本発明に係る磁気マーカ検出方法は、前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源から作用する磁気を抑圧等することで磁気マーカの検出確実性を向上できる優れた検出方法である。この磁気マーカ検出方法を採用する磁気マーカ検出装置は、確実性が高く磁気マーカを検出可能な優れた特性の検出装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、センサアレイを取り付けた車両を見込む正面図。
【図２】実施例１における、磁気マーカが敷設された車線を示す俯瞰図。
【図３】実施例１における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を説明するためのブロック図。
【図４】実施例１における、磁気センサの構成を示すブロック図。
【図５】実施例１における、マーカ検出処理の流れを示すフロー図。
【図６】実施例１における、磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気分布の変化を例示する説明図。
【図７】実施例１における、磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気勾配分布の変化を例示する説明図。
【図８】実施例１における、フィルタ処理の説明図。
【図９】実施例２における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を説明するためのブロック図。
【図１０】実施例２における、マーカ検出処理の流れを示すフロー図。
【図１１】実施例２における、車幅方向の磁気勾配、進行方向の磁気勾配の時間的な変化を示すグラフ。
【図１２】実施例２における、フィルタ処理の説明図。
【図１３】実施例３における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を説明するためのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る勾配生成ステップにおいて磁気計測値の差分を演算する対象の２つ以上の磁気センサの組合せとしては、隣り合う２つの磁気センサを含む組合せであっても良く、１つあるいは２つ等の他の磁気センサを介在して隣り合う２つの磁気センサを含む組合せであっても良い。
【００１５】
２つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした差分演算により算出可能な第１の磁気勾配については、当該第１の磁気勾配を実際に差分演算によって算出することは必須の要件ではない。当該第１の磁気勾配が、差分演算により算出可能な値であれば良い。例えば、アナログ回路による差動回路を利用して差分を求めた第１の磁気勾配であっても、この第１の磁気勾配が差分演算によっても算出可能なものである限り、本発明の概念に包含される。
【００１６】
２つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした１回又は２回以上の複数回の差分演算により算出可能な第１の磁気勾配とは、例えば、縦横の２次元アレイ状に配列された磁気センサについて、縦方向の２つの磁気センサの磁気計測値の差分である第１の差分、横方向の２つの磁気センサの磁気計測値の差分である第２の差分、斜め方向の２つの磁気センサの磁気計測値の差分である第３の差分、横方向の２つの位置における前記第１の差分の差分である第４の差分、縦方向の２つの位置における前記第２の差分の差分である第５の差分、縦方向の２つの位置における前記第１の差分の差分である第６の差分などは、いずれも、２つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした１回又は２回以上の複数回の差分演算により算出可能な磁気勾配であり、いずれも前記第１の磁気勾配に相当している。
【００１７】
２つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値とは、計測タイミングが全く同時であることは必要ではなく、例えば計測処理を繰り返し行う場合であれば、繰り返しの同一周回に計測された磁気計測値であることを意味している。例えば、各磁気センサの磁気計測値を全く同時に取得することが難しく、順番に取得する必要がある場合等であれば、その順番が一巡する間に取得された磁気計測値は同じ計測タイミングで取得された磁気計測値と言える。
一方、本発明に係る第２の磁気勾配は、対象とする磁気計測値が取得された計測タイミングが異なる前記第１の磁気勾配の差分である。磁気計測値が取得された計測タイミングが異なるとは、例えば計測処理を繰り返し行う場合であれば、繰り返し中の異なる周回で計測された磁気計測値であることを意味している。走行中の車両は時間の経過に応じて進行方向の位置が進むことから、前記第２の磁気勾配は、進行方向の２つの位置における前記第１の磁気勾配の差分として把握できる。
【００１８】
本発明に係るフィルタ処理は、アナログフィルタによる処理であっても良く、デジタルフィルタによる処理であっても良い。デジタルフィルタとしては、カルマンフィルタなどの無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタや、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ等を採用できる。アナログフィルタとしては、コンデンサと抵抗とを組み合わせたＣＲフィルタや、コイルとコンデンサとを組み合わせたＬＣフィルタ等を採用できる。
【００１９】
本発明における好適な一態様の磁気マーカ検出方法においては、前記複数の磁気センサは、少なくとも車両の車幅方向に配列されており、前記勾配生成ステップで生成する前記第１の磁気勾配の少なくとも一部は、前記車幅方向に配列された２つの磁気センサの磁気計測値の差分である（請求項２）。
前記車幅方向に沿って複数の磁気センサを配列したセンサアレイを採用することも良い。このようなセンサアレイを車両に取り付ければ、例えばラインスキャナでトレースするように前記磁気マーカの磁気を確実性高く計測できるようになる。
【００２０】
本発明における好適な一態様の磁気マーカ検出方法においては、前記複数の磁気センサは、少なくとも前記進行方向に配列されており、前記勾配生成ステップで生成する前記第１の磁気勾配の少なくとも一部は、前記進行方向に配列された２つの磁気センサの磁気計測値の差分である（請求項３）。
前記進行方向に複数の磁気センサを配列すれば、同時に計測を実行した２つの磁気センサの磁気計測値の差分の演算等により、前記進行方向の磁気勾配を精度高く算出できる。
【００２１】
本発明における好適な一態様の磁気マーカ検出方法においては、車両が進行中の道路が自動車専用道路であるかそれ以外の一般道であるかに応じて、前記フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り替える（請求項４）。
自動車専用道路とそれ以外の一般道とを比較したとき、例えば橋やトンネル等の構造物の規模や、路側の商店の看板等の有無等が異なっている。そこで、道路によって前記フィルタの周波数特性を切り替えれば、前記磁気マーカの検出確実性をさらに向上できる。
【実施例】
【００２２】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
本例は、道路に敷設された磁気マーカ１０を検出するための磁気マーカ検出方法、及びこの磁気マーカ検出方法を実行する磁気マーカ検出装置１に関する例である。この内容について、図１〜図８を用いて説明する。
本例の磁気マーカ検出方法は、図１〜図３のごとく、複数の磁気センサＣ１〜Ｃ１５（適宜Ｃｎと記載する。ｎは１〜１５の自然数。）を取り付けた車両５の進行中に、道路に敷設された磁気マーカ１０を検出するための方法である。
この磁気マーカ検出方法は、車幅方向に配列された磁気センサＣ１〜Ｃ１５のうちの２つの磁気センサの磁気計測値の差分である第１の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、第１の磁気勾配の車両５の進行方向の変化について、低い周波数成分を遮断するハイパスフィルタによるフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成するフィルタ処理ステップと、を含んでいる。
以下、この内容について詳しく説明する。
【００２３】
磁気マーカ検出システム１Ｓは、図１及び図２のごとく、道路に敷設された磁気マーカ１０と、車両５側の磁気マーカ検出装置１と、の組み合わせにより構成されている。
磁気マーカ１０は、車両５が走行する車線１００の中央に沿うように路面１００Ｓに敷設される道路マーカである。この磁気マーカ１０は、直径１００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの扁平形状をなし、路面１００Ｓへの接着接合が可能である。
【００２４】
磁気マーカ検出装置１は、１５個の磁気センサＣｎを一直線上に配列したセンサアレイ１１と、図示しないＣＰＵ等を内蔵した検出ユニット１２と、を組み合わせた装置である。
センサアレイ１１は、車両５の底面に当たる車体フロア５０に取り付けられるセンサユニットである。本例の車両５の場合、路面１００Ｓを基準とした取付け高さが２００ｍｍとなっている。
検出ユニット１２は、磁気マーカ１０を検出するための各種の演算処理を実行する演算ユニットである。検出ユニット１２は、センサアレイ１１が出力するセンサ信号を利用して演算処理を実行する。検出ユニット１２による検出結果は、例えば車両５側の図示しないＥＣＵ等に入力され、車線維持のための自動操舵制御や車線逸脱警報など各種の制御に利用される。なお、本例に代えて、センサアレイ１１に検出ユニット１２の機能を組み込んで一体化することも良い。
【００２５】
以下、センサアレイ１１及び検出ユニット１２の構成を説明し、続いて磁気マーカ検出装置１の動作を説明する。
図３のセンサアレイ１１は、１５個の磁気センサＣｎのほか、隣り合う２つの磁気センサの磁気計測値の差分演算を行う差分回路Ｇ１〜Ｇ１４（適宜Ｇｍと記載する。ｍは１〜１４の自然数。）を備えている。このセンサアレイ１１は、磁気センサＣ１が車両の左側（右ハンドル車の助手席側）に位置し、右側に向かって番号順に並ぶように車幅方向に沿って取り付けられている。
【００２６】
センサアレイ１１における磁気センサＣｎの間隔については、磁気マーカ１０の磁気を少なくとも２つの磁気センサＣｎで検出できるような間隔に設定する必要性がある。このような間隔を設定することで、上記の差分回路Ｇｍによる差分演算により磁気勾配を算出することが可能となる。このような必要性を考慮し、本例では、センサアレイ１１における磁気センサＣｎの間隔を７０ｍｍに設定してある。
【００２７】
センサアレイ１１は、差分回路Ｇｍによる差分演算値である車幅方向の磁気勾配をセンサ信号として出力する。センサアレイ１１は、差分回路Ｇｍの差分演算値を同時に出力できるよう、図示しない１４チャンネルの出力ポートを備えている。
【００２８】
ここで、磁気センサＣｎの構成を説明しておく。本例では、磁気センサＣｎとして、ＭＩ素子２１と駆動回路とが一体化された１チップのＭＩセンサを採用している（図４参照。）。ＭＩ素子２１は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金製のほぼ零磁歪であるアモルファスワイヤ２１１と、このアモルファスワイヤ２１１の周囲に巻回されたピックアップコイル２１３と、を含む素子である。磁気センサＣｎは、アモルファスワイヤ２１１にパルス電流を印加したときにピックアップコイル２１３に発生する電圧を計測することで、アモルファスワイヤ２１１に作用する磁気を検出する。ＭＩ素子２１は、感磁体であるアモルファスワイヤ２１１の軸方向に検出感度を有する。センサアレイ１１の各磁気センサＣｎでは、車幅方向に沿ってアモルファスワイヤ２１１が配設されている。
【００２９】
駆動回路は、アモルファスワイヤ２１１にパルス電流を供給するパルス回路２３と、ピックアップコイル２１３で生じた電圧を所定タイミングでサンプリングして出力する信号処理回路２５と、を含む電子回路である。パルス回路２３は、パルス電流の元となるパルス信号を生成するパルス発生器２３１を含む回路である。信号処理回路２５は、パルス信号に連動して開閉される同期検波２５１を介してピックアップコイル２１３の誘起電圧を取り出し、増幅器２５３により所定の増幅率で増幅する回路である。この信号処理回路２５で増幅された信号がセンサ信号として外部に出力される。
【００３０】
磁気センサＣｎは、磁束密度の測定レンジが±０．６ミリテスラであって、測定レンジ内の磁束分解能が０．０２マイクロテスラという高感度のセンサである。このような高感度は、アモルファスワイヤ２１１のインピーダンスが外部磁界に応じて敏感に変化するというＭＩ効果を利用するＭＩ素子２１により実現されている。さらに、この磁気センサＣｎは、３ｋＨｚ周期での高速サンプリングが可能で、車両の高速走行にも対応している。本例では、センサアレイ１１による磁気計測の周期が３ｋＨｚに設定され、センサアレイ１１は、磁気計測を実施する毎にセンサ信号を検出ユニット１２に入力する。
【００３１】
図３の検出ユニット１２は、各種の演算を実行するＣＰＵ（central processing unit）のほか、ＲＯＭ（read only memory）やＲＡＭ（random access memory）などのメモリ素子等が実装された電子基板（図示略）を備えるユニットである。検出ユニット１２は、センサアレイ１１の差分回路Ｇｍと共に本例の磁気マーカ検出方法を実行する検出手段を構成している。この検出ユニット１２は、センサアレイ１１が出力する１４チャンネルのセンサ信号の一斉取り込みに対応している。
【００３２】
検出ユニット１２は、機能的な回路構成として、センサアレイ１１がセンサ信号として出力する系列データについてフィルタ処理を施すフィルタ処理回路１２５（図３）と、マーカ検出処理を実行する検出処理回路１２７と、を備えている。この検出ユニット１２には、センサアレイ１１が出力するデータ（車幅方向の磁気勾配）を格納するデータエリアＭ１〜Ｍ１４（適宜Ｍｍと記載）、フィルタ処理のフィルタ出力値を格納するデータエリアＨ１〜Ｈ１４（適宜Ｈｍと記載）が設けられている。
【００３３】
データエリアＭｍは、上記のようにセンサアレイ１１が３ｋＨｚ周期で出力する１４チャンネルのセンサ信号が表すデータを順次、記憶し、チャンネル毎の系列データとして格納する記憶エリアである。
フィルタ処理回路１２５は、データエリアＭｍに格納された１４チャンネルの系列データについて、チャンネル毎にフィルタ処理を施す回路である。このフィルタ処理に適用するフィルタは、低周波成分を抑圧あるいは遮断し高周波成分を通過させるハイパスフィルタである。なお、本例では、フィルタとしてＩＩＲフィルタを採用している。
【００３４】
次に、以上のように構成された磁気マーカ検出装置１が実行する磁気マーカ検出方法の内容を図５のフロー図に沿って説明する。同図の処理は、センサアレイ１１の各磁気センサＣｎによる計測と同期して実行される。
センサアレイ１１は、３ｋＨｚの周期で各磁気センサＣｎによる磁気計測を実行する（Ｓ１０１）。上記の通り、各磁気センサＣｎでは、感磁体であるアモルファスワイヤ２１１（図４参照。）が車幅方向に沿って配設されている。磁気マーカ１０が車幅方向に作用する磁気は磁気マーカ１０の両側に向かうため、各磁気センサＣｎに作用する車幅方向の磁気方向は、磁気マーカ１０の左側か右側かで逆向きになる。
【００３５】
図６の各グラフは、センサアレイ１１を構成する各磁気センサＣｎに作用する車幅方向の磁気の分布を例示している。同図では、左上の位置ｐ１から右下の位置ｐ７に向かって車両５の進行方向（時間方向）が規定され、磁気マーカ１０の真上にセンサアレイ１１が位置する瞬間が位置ｐ４となっている。位置ｐ１→ｐ４が磁気マーカ１０に近づく区間、位置ｐ４→ｐ７が磁気マーカ１０から遠ざかる区間となっている。
【００３６】
図６中の各位置における車幅方向の磁気勾配の分布波形は、波形の振幅の違いはあるが、いずれも磁気マーカ１０の車幅方向の位置に対応してゼロクロスが生じ、そのゼロクロスの両側で正負が逆の互い違いのふた山の波形となっている。センサアレイ１１を取り付けた車両５が磁気マーカ１０を通過する際には、車両５が磁気マーカ１０に接近するに従ってふた山の分布波形の振幅が次第に大きくなり、磁気マーカ１０の真上（位置ｐ４）で最大振幅となる。その後、車両５が磁気マーカ１０から遠ざかるに従ってふた山の分布波形の振幅が次第に小さくなる。
【００３７】
各磁気センサＣｎの磁気計測値は、センサアレイ１１を構成する差分回路Ｇｍ（図３）に入力される。例えば、差分回路Ｇ１には、磁気センサＣ１及びＣ２の磁気計測値が入力され、Ｃ２の磁気計測値からＣ１の磁気計測値を引き算する差分演算が実行される（Ｓ１０２、勾配生成ステップ）。このように差分回路Ｇｍは、磁気センサＣ（ｍ＋１）の磁気計測値から磁気センサＣｍ（ｍは１〜１４の自然数）の磁気計測値を差し引く差分演算を実行する。
【００３８】
差分回路Ｇｍの差分演算値は、センサアレイ１１において隣り合う２つの磁気センサＣｎの磁気計測値の差分であり、第１の磁気勾配の一例である車幅方向の磁気勾配を示している。車幅方向の磁気勾配の分布波形は、図７中の位置ｐ１〜ｐ７の各グラフに例示するように、高い山の両脇に正負逆向きの小さな山が隣接する波形となる。
【００３９】
図５のＳ１０２の差分演算（勾配生成ステップ）は、各磁気センサＣｎに対して一様に作用するコモン磁気ノイズの除去に有効である。コモン磁気ノイズは、地磁気だけでなく、例えば鉄橋や他の車両などのサイズ的に大きな磁気発生源からも生じる可能性が高い。大きな磁気発生源の場合、Ｎ極からＳ極への磁界ループが非常に大きくなるため、両極の中間的な位置で磁界が一様に近づき、各磁気センサＣｎに作用する磁気が一様に近くなっている。
【００４０】
センサアレイ１１は、差分回路Ｇｍの各差分演算値よりなる１４チャンネルのセンサ信号を一斉に出力する。検出ユニット１２は、このセンサ信号に基づくチャンネル毎の系列データをデータエリアＭｍ（図３）に格納する。検出ユニット１２は、新たなセンサ信号を取得したとき、データエリアＭｍの最も古いデータを消去すると共にデータエリアＭｍの各データを順送りして空き領域を設け、新たに取得したセンサ信号が表すデータをその空き領域に格納する。
【００４１】
データエリアＭｍの系列データは、車両５が磁気マーカ１０に近づくに従って振幅が大きくなって、位置ｐ４で最大振幅となり、磁気マーカ１０から遠ざかるに従って振幅が小さくなるひと山の分布となる。例えば図７中の右側の斜めのグラフには、磁気マーカ１０の真上を通過する車幅方向の位置に対応する系列データの変化を例示している。このグラフでは、同図中の右斜め下に向かう軸に進行方向（時間方向）が規定され、直交する軸に車幅方向の磁気勾配が規定されている。
【００４２】
検出ユニット１２は、データエリアＭｍに格納された各系列データをチャンネル毎にフィルタ処理回路１２５に入力し、低周波成分を遮断し高周波成分を通過させるフィルタ処理を実行する（図５中、Ｓ１０３、フィルタ処理ステップ）。具体的には、データエリアＭｍの系列データに対するＩＩＲフィルタの畳み込み演算によりフィルタ出力値を演算し、データエリアＨｍ（図３）に格納する。
【００４３】
検出ユニット１２は、データエリアＨｍに格納されたフィルタ出力値を利用して磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理を実行する（Ｓ１０４）。検出ユニット１２は、磁気マーカ１０の有無を検出すると共に、検出できたときにはセンサアレイ１１に相対する磁気マーカ１０の車幅方向の位置を演算により求める。
【００４４】
例えば橋やトンネルなどの大きな磁気発生源の場合、図５のＳ１０２の差分演算が一定の効果を発揮する。しかしながら、大きな磁気発生源であっても磁極となる端部の周辺では、磁界の回り込みにより磁気勾配が生じる。磁気勾配が生じていれば、Ｓ１０２の差分演算のみで除去することは難しくなる。
【００４５】
大きい磁気発生源と小さな磁気発生源とでは、磁極間距離の違いによって磁気勾配の変化率が異なってくる。すなわち、磁極間の距離が長い大きな磁気発生源では、一方の磁極の磁気勾配が他方の磁極の磁気勾配に遷移するまでの距離が長く、磁気勾配の変化が緩やかである。一方、磁極間の距離が短くなると、磁気勾配の変化が急激となって変化率が大きくなる。低周波成分を遮断するフィルタ処理によれば、変化が緩やかで変化率の小さい磁気勾配の除去が可能である。
【００４６】
１つの磁気マーカを通過する際、図５のＳ１０２の差分演算による車幅方向の磁気勾配は、図７中の右側の斜めのグラフのように変化する。例えば車線に沿って車両５が進行するとき、理想的には、磁気マーカ１０を通過する毎にピークが生じる。しかしながら、実際の道路環境には例えば橋やトンネル等の磁気発生源が存在しているため、磁気マーカ１０を通過する毎にピークが周期的に現れる理想的な変化が得られず、図８（ａ）のように外乱磁気の影響を受ける可能性が高い。このような車幅方向の磁気勾配の変化について低周波成分を遮断すれば、同図（ｂ）のように上記のピークが周期的に現れる理想的な変化に近づけることができ、磁気マーカ１０の検出が容易となる。
【００４７】
以上のように構成された磁気マーカ検出方法は、２つの磁気センサの磁気計測値の差分をとる勾配生成ステップと、磁気勾配の進行方向の変化についてハイパスフィルタによるフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、の組み合わせにより外乱となる磁気を除去する検出方法である。一様に作用する外乱磁気については、２つの磁気センサの磁気計測値の差分により効果的に除去できる。一方、橋やトンネル等の大きな磁気発生源の磁極となる端部の周辺磁界からの外乱磁気については、ハイパスフィルタによるフィルタ処理により効果的に除去できる。
【００４８】
このように、本例の磁気マーカ検出方法は、外乱となる磁気を除去することで確実性高く磁気マーカ１０を検出できる優れた検出方法である。この磁気マーカ検出方法を実行する磁気マーカ検出装置１は、確実性が高く磁気マーカ１０を検出可能な優れた特性の検出装置となっている。
【００４９】
本例では、車幅方向に感度を持つ磁気センサＣｎを採用したが、進行方向に感度を持つ磁気センサであっても良く、鉛直方向に感度を持つ磁気センサであっても良い。さらに、例えば車幅方向と進行方向の２軸方向や、進行方向と鉛直方向の２軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良く、例えば車幅方向と進行方向と鉛直方向の３軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良い。複数の軸方向に感度を持つ磁気センサを利用すれば、磁気の大きさと共に磁気の作用方向を計測でき、磁気ベクトルを生成できる。磁気ベクトルの差分や、その差分の進行方向の変化率を利用して、磁気マーカ１０の磁気と外乱磁気との区別を行なうことも良い。
【００５０】
車両の進行方向（時間方向）の１次元のフィルタ処理を例示したが、車両の進行方向（時間方向）と車幅方向とにより規定される２次元空間における磁気的な変化について、空間フィルタ処理を施して外乱磁気を除去することも良い。車幅方向と鉛直方向により規定される２次元空間における磁気的な変化について、空間フィルタを適用することも良い。さらには、この２次元空間に対して車両の進行方向（時間方向）を組み合わせた時空間領域における磁気的な変化について、時空間フィルタを適用して外乱磁気を除去しても良い。
【００５１】
高速道路などの自動車専用道路と、それ以外の一般道とでは、車線の幅が異なっていたり、店舗の看板や電柱などの有無等の違いがある。そこで、自動車専用道路であるか、それ以外の一般道であるかに応じて、フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り替えることも良い。例えば、車線が比較的広く店舗の看板等が少ない自動車専用道路の場合であれば、低周波を遮断するカットオフ周波数を低くしたり、フィルタのカットオフ特性を緩やかに設定することも良い。カットオフ特性が緩やかであればフィルタの設計自由度が高くなると共に、フィルタ処理に要する計算負荷を少なくできる可能性がある。一方、外乱となる磁気発生源が比較的多くなる一般道では、カットオフ周波数を高めに切り替えることも良い。さらに、道路に敷設されたマーカの進行方向の間隔を検知し、この間隔に応じてフィルタの周波数特性を切り替えることも良い。
また、ハイパスフィルタに代えて、特定の周波数領域を通過させるバンドパスフィルタを採用することもできる。
【００５２】
本例では、車幅方向に配列された磁気センサＣｎについて、差分演算により車幅方向の磁気勾配を生成したが、これに代えて、あるいは加えて、車両の進行方向に磁気センサＣｎを配列し、進行方向に配列された２つの磁気センサについて、差分演算により進行方向の磁気勾配を求め、これを第１の磁気勾配として取り扱うことも良い。
【００５３】
（実施例２）
本例は、実施例１の磁気マーカ検出方法を基にして、フィルタ処理の前処理を追加した例である。この内容について、図９〜図１２を用いて説明する。
図９の検出ユニット１２は、実施例１の検出ユニット１２に基づいて、データエリアＭｍとフィルタ処理回路１２５との間に、差分回路Ｔ１〜Ｔ１４（適宜Ｔｍと記載）と、差分回路Ｔｍの差分演算値を格納するデータエリアＮ１〜Ｎ１４（適宜Ｎｍと記載）と、を追加したものである。
【００５４】
差分回路Ｔｍは、センサアレイ１１のセンサ信号が表す車幅方向の磁気勾配を第１の磁気勾配とし、車両の進行方向において所定距離、離れた２つの位置における第１の磁気勾配の差分を、第２の磁気勾配の一例である進行方向の磁気勾配として演算する回路である。
データエリアＮｍは、差分回路Ｔｍの差分演算値である第２の磁気勾配を随時格納し、進行方向の系列データとして格納する記憶エリアである。データエリアＮｍの系列データがフィルタ処理の対象となっている。
【００５５】
次に、本例の磁気マーカ検出方法の内容を図１０のフロー図に沿って説明する。同図の処理のうち、センサアレイ１１の各磁気センサＣｎで磁気計測するステップＳ１０１、及び車幅方向の磁気勾配を演算するステップＳ１０２（勾配生成ステップ）については、実施例１と同じ仕様の処理である。ステップＳ１０２の差分演算により第１の磁気勾配である車幅方向の磁気勾配を生成したセンサアレイ１１は、１４チャンネルのセンサ信号を一斉に出力する。
【００５６】
検出ユニット１２がセンサアレイ１１のセンサ信号を取得すると、そのセンサ信号が表す車幅方向の磁気勾配をデータエリアＭｍに順次、格納し、系列データを生成する。図７を参照して上述した通り、この系列データがなす車幅方向の磁気勾配の変化は、車両の進行方向において図１１（ａ）のグラフのようになる。
【００５７】
検出ユニット１２は、車幅方向の磁気勾配を第１の磁気勾配とし、進行方向の２つの位置における第１の磁気勾配の差分を演算することで、第２の磁気勾配としての進行方向の磁気勾配を生成する（Ｓ１１２、勾配生成ステップ）。具体的には、図１１(ａ）のグラフのように変化する車幅方向の磁気勾配の系列データの中から進行方向に所定距離、離れた２位置のデータ（車幅方向の磁気勾配）を選択し、差分を演算することで第２の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成する。検出ユニット１２は、図１１（ａ）において「所定距離」を進行方向にずらしながら順次、第２の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成する。そして、このように生成した進行方向の磁気勾配を順次、データエリアＮｍに格納することで、第２の磁気勾配の進行方向の系列データを生成する。この系列データがなす進行方向の磁気勾配の分布は、図１１（ｂ）に例示するグラフのようになる。
【００５８】
検出ユニット１２は、データエリアＮｍに格納された１４チャンネルの進行方向の磁気勾配の系列データをフィルタ処理回路１２５に入力し、低周波成分を遮断し高周波成分を通過させるフィルタ処理を実行する（Ｓ１０３）。その後、検出ユニット１２の検出処理回路１２７が、データエリアＨｍに格納されたデータを利用して磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理を実行する（Ｓ１０４）。
【００５９】
例えば車線に沿って車両５が走行中の進行方向の磁気勾配は、理想的には、磁気マーカ１０を通過する毎に図１１（ｂ）のゼロクロスを含む波形が繰り返すように変化する。しかしながら、例えば橋やトンネルなどの磁気発生源となる構造物に車両が差し掛かったとき等では、橋などの磁気発生源となる構造物の端部に位置する磁極周辺の磁界が作用し、進行方向の磁気勾配が図１２（ａ）のような変化になる可能性がある。これに対して、上記のステップＳ１０３のフィルタ処理が非常に有効となる。図１２（ａ）の変化について、低周波成分を遮断するフィルタ処理を適用すれば、同図（ｂ）のように上記のゼロクロスが周期的に現れる理想的な変化に近づけることができる。
【００６０】
第２の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成するための上記の所定距離としては、検出対象の磁気マーカのサイズを鑑みて例えば３０〜１５０ｍｍ等の距離を設定すると良い。さらに例えば、磁気マーカ１０のサイズを推定する機能を磁気マーカ検出装置１側に持たせ、推定したサイズに応じて上記の所定距離を変更すれば、様々な仕様の磁気マーカを確実性高く検出できるようになる。
【００６１】
本例では、車幅方向に隣り合う磁気センサの磁気計測値の差分を第１の磁気勾配とし、進行方向の２つの位置における第１の磁気勾配の差分を第２の磁気勾配としたうえ、この第２の磁気勾配の進行方向における変化に対して、フィルタ処理を適用している。ここでは、差分を２回施した後の磁気勾配の変化に対してフィルタ処理を適用しているが、差分の回数を３回、４回…と増やすことも可能である。差分の回数を増やせば、特に、各磁気センサに対して一様に作用する磁気ノイズの除去に効果がある一方、差分の回数を増やすと、有効な信号のレベルが低下してＳ／Ｎ比が低下する傾向にある。差分回数の選定に当たっては、磁気ノイズの除去等の効果と、Ｓ／Ｎ比の低下による悪影響と、のバランスを考慮すると良い。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【００６２】
（実施例３）
本例は、実施例１の磁気マーカ検出装置を基にして、センサアレイ１１の構成を変更した例である。この内容について、図１３を参照して説明する。
本例のセンサアレイ１１では、進行方向に２行、車幅方向に１５列の２次元アレイ状に磁気センサが配列されている。このセンサアレイ１１における車幅方向の磁気センサの間隔は、実施例１と同様、７０ｍｍである一方、進行方向の磁気センサの間隔は３０ｍｍである。
【００６３】
センサアレイ１１を構成する各磁気センサでは、車両の進行方向に沿って感磁体であるアモルファスワイヤが配設され、進行方向に磁気感度が設定されている。以下の説明では、進行方向前側の１５個の磁気センサをＣ１Ａ〜Ｃ１５Ａ（以下、ＣｎＡと記載。ｎは１〜１５の自然数。）とし、進行方向後ろ側の１５個の磁気センサをＣ１Ｂ〜Ｃ１５Ｂ（以下、ＣｎＢと記載。ｎは１〜１５の自然数。）とする。
【００６４】
本例のセンサアレイ１１には、２種類の差分回路Ｋ１〜Ｋ１５（以下、Ｋｎと記載。）、差分回路Ｓ１〜Ｓ１４（以下、Ｓｍと記載。ｍは１〜１４の自然数。）が設けられている。差分回路Ｋｎは、磁気センサＣｎＡの磁気計測値と磁気センサＣｎＢの磁気計測値の差分を演算して第１の磁気勾配を求める回路である。差分回路Ｓｍは、差分回路Ｋｍ＋１による第１の磁気勾配と、差分回路Ｋｍによる第１の磁気勾配と、の差分を演算することにより、差分回路Ｋｎによる第１の磁気勾配とは異なる新たな第１の磁気勾配を求める回路である。
【００６５】
センサアレイ１１は、差分回路Ｋｎの差分演算値である第１の磁気勾配を、図示しない１４チャンネルの出力ポートを介して一斉出力する。検出ユニット１２は、実施例１と同様、データエリアＭ１〜Ｍ１４を備えている。検出ユニット１２は、センサアレイ１１が一斉出力する１４チャンネルの第１の磁気勾配をデータエリアＭ１〜Ｍ１４に随時、格納し、チャンネル毎の系列データを生成する。
【００６６】
このチャンネル毎の系列データについて、検出ユニット１２は、実施例１と同様、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を適用して、フィルタ処理の出力であるフィルタ出力値をデータエリアＨ１〜Ｈ１４に格納する。そして、検出ユニット１２は、データエリアＨ１〜Ｈ１４に格納されたフィルタ出力値を入力値としたマーカ検出処理を実行し、磁気マーカの有無等を検出する。
【００６７】
なお、２つの磁気センサの磁気計測値の差分（上記の差分回路Ｋｎによる第１の磁気勾配）を算出するに当たっては、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の狭い間隔の２つの磁気センサを対象とすると良い。しかしながら、仮に、本例の３０ｍｍという狭い間隔で車幅方向に磁気センサを配列して、例えば１ｍ幅程度のセンサアレイ１１を実現しようとすると、車幅方向の各行で（１ｍ÷３０ｍｍ）＝約３３個の磁気センサが必要となり、センサアレイ１１全体では２倍の約６６個の磁気センサが必要となる。一方、本例のように、進行方向の磁気センサの間隔を３０ｍｍに設定する一方、車幅方向の間隔を７０ｍｍに設定すれば、センサアレイ１１に必要な磁気センサの個数を少なくでき、（１ｍ÷７０ｍｍ）＝約１４個の２倍の約２８個の磁気センサでセンサアレイ１１を構成できる。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００６８】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。
【符号の説明】
【００６９】
１  磁気マーカ検出装置
１Ｓ  磁気マーカ検出システム
１０  磁気マーカ
１００  車線
１１  センサアレイ
１２  検出ユニット
１２５  フィルタ処理回路
１２７  検出処理回路
５  車両
【図１】
2017083189.tif 000003
【図２】
2017083189.tif 000004
【図３】
2017083189.tif 000005
【図４】
2017083189.tif 000006
【図５】
2017083189.tif 000007
【図６】
2017083189.tif 000008
【図７】
2017083189.tif 000009
【図８】
2017083189.tif 000010
【図９】
2017083189.tif 000011
【図１０】
2017083189.tif 000012
【図１１】
2017083189.tif 000013
【図１２】
2017083189.tif 000014
【図１３】
2017083189.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月20日(2017.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
道路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に搭載される磁気マーカ検出装置であって、
少なくとも２つ以上の複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサのうちの２つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした１回あるいは２回以上の複数回の差分演算により算出可能な第１の磁気勾配を生成する手段と、
対象とする磁気計測値が取得された計測タイミングが異なる前記第１の磁気勾配の差分である第２の磁気勾配、及び前記第１の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配の車両の進行方向の変化について、少なくとも低い周波数成分を抑圧あるいは遮断するためのフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成する手段と、
前記フィルタ出力値を少なくとも一部に含む入力データを処理することにより磁気マーカを検出するマーカ検出処理を実行する手段と、を含み、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の磁気マーカ検出方法を実行するように構成されていることを特徴とする磁気マーカ検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一態様は、道路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に搭載される磁気マーカ検出装置であって、
少なくとも２つ以上の複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサのうちの２つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした１回あるいは２回以上の複数回の差分演算により算出可能な第１の磁気勾配を生成する手段と、
対象とする磁気計測値が取得された計測タイミングが異なる前記第１の磁気勾配の差分である第２の磁気勾配、及び前記第１の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配の車両の進行方向の変化について、少なくとも低い周波数成分を抑圧あるいは遮断するためのフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成する手段と、
前記フィルタ出力値を少なくとも一部に含む入力データを処理することにより磁気マーカを検出するマーカ検出処理を実行する手段と、を含み、
上記の磁気マーカ検出方法を実行する磁気マーカ検出装置にある（請求項５）。