(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面上の所定の位置に磁界を形成する少なくとも１つの信号領域形成手段と、
上記信号領域形成手段によって形成された磁界の強度を検出する少なくとも１つの磁界強度検出手段と、
上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて車両位置の演算を行う車両位置演算手段と
を備えたことを特徴とする車両位置認識装置。
【請求項２】
上記車両位置演算手段は、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて上記信号領域形成手段の磁界強度を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１記載の車両位置認識装置。
【請求項３】
上記車両位置演算手段は、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて上記信号領域形成手段の存在を判定する判定手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の車両位置認識装置。
【請求項４】
上記補正手段は、上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度の平均値に基づいて上記信号領域形成手段の磁界強度を補正することを特徴とする請求項２記載の車両位置認識装置。
【請求項５】
上記判定手段は、上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度の平均値に基づいて上記信号領域形成手段の存在を判定することを特徴とする請求項３記載の車両位置認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の走行路上に所定の磁界を形成し、その走行路上を走行する車両が自車両の位置を高い精度で検出する車両位置認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両位置認識装置は、例えば特開平１０−２０６１７３号公報に示されているように、路面上に１つあるいは複数個、所定の位置に敷設され所定の磁界を形成する磁界形成手段と、磁界形成手段によって形成された形成された磁界を検出する磁界強度検出手段と、磁界強度検出手段により得られた磁界強度により車両位置演算を行う適否を判定する車両位置演算適否判定手段と、車両位置演算適否判定手段の判定結果を受け、磁界強度検出手段による検出磁界強度によって車両位置を検出する車両位置演算手段により構成されている。
【０００３】
また、磁界強度検出手段はあらかじめ磁界形成手段の影響を受けない位置（例えば磁界形成手段の中間点）を非磁界位置判定手段により判定し、非磁界位置磁界強度を記録し、磁界強度検出手段により得られた磁界強度を補正するようになされている。
【０００４】
斯かる構成により、従来装置では、地磁気、車両の磁化の影響を受けずに磁界強度を求めることができるため、精度のよい車両位置を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来装置では、走行路上に強力な磁界を乱す物質および磁性体などが有った場合、特に、コンクリート路の継ぎ目やトンネル内の構造体内の磁化された金属などは、磁界形成手段である例えば磁気マーカなどよりも大きい磁界を形成している場合があり、誤検出や未検出、誤差の大きい車両横位置を出力する等の問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するようになされたものであり、走行路上の磁界を乱す物質、磁性体などの磁気外乱の影響を排除し、確実に磁気マーカを検出し、精度良く車両の横位置を求めることができる車両位置認識装置を提供する目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る車両位置認識装置は、路面上の所定の位置に磁界を形成する少なくとも１つの信号領域形成手段と、上記信号領域形成手段によって形成された磁界の強度を検出する少なくとも１つの磁界強度検出手段と、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて車両位置の演算を行う車両位置演算手段とを備えたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る車両位置認識装置は、請求項１の発明において、上記車両位置演算手段は、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて上記信号領域形成手段の磁界強度を補正する補正手段を有するものである。
【０００９】
請求項３の発明に係る車両位置認識装置は、請求項１または２の発明において、上記車両位置演算手段は、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて上記信号領域形成手段の存在を判定する判定手段を有するものである。
【００１０】
請求項４の発明に係る車両位置認識装置は、請求項２の発明において、上記補正手段は、上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度の平均値に基づいて上記信号領域形成手段の磁界強度を補正するものである。
【００１１】
請求項５の発明に係る車両位置認識装置は、請求項３の発明において、上記判定手段は、上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度の平均値に基づいて上記信号領域形成手段の存在を判定するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による車両位置認識装置を示す構成図である。
図において、車両位置認識装置は、走行路に敷設された信号領域形成手段としての例えば磁気マーカ１と、車両に搭載された車両位置検出器４および車速センサ５とを備える。車両位置検出器４は、車両の中央、右側、左側にそれぞれ設けられ、磁気マーカ１で形成された磁界の強度を検出する複数の磁界強度検出手段としての磁気センサ２と、これらの磁気センサ２で検出された磁界の強度と車速センサ５からの車速に基づいて車両位置演算を行う車両位置演算手段としての車載検出器３とを有する。
【００１３】
次に、動作について説明する。
走行路に敷設された磁気マーカ１により形成された磁界中を、車両位置検出装置４を搭載した車両が走行すると、その際複数の磁気センサ２が磁気マーカ１の磁界強度に応じた磁界信号を出力する。その出力信号は車載検出器３に供給され、車載検出器３では、車速センサ５等の出力に応じて磁気センサ２の磁界信号をサンプリングすることで磁界空間磁界強度分布を取得し、この磁界空間磁界強度分布から車両位置の演算を行い、自車両の横位置を出力する。自車両は横位置信号を用いて警報やステアリング制御などを行う。
【００１４】
図２は、磁気センサ２の出力信号を示す図である。
磁気マーカ１付近を自車両に搭載された磁気センサ２が通過すると、磁気センサ２は磁気マーカ１の垂直磁界強度および水平磁界強度に応じて、図２のような垂直磁界強度信号および水平磁界強度信号を出力する。垂直磁界強度信号および水平磁界強度信号は磁気マーカ１に最も近づいた位置で極大値を示し、それぞれＶｖ、Ｖｈという値となる。また、Ｖｖ、Ｖｈは磁気マーカ１の極性により正負が逆転する。得られた垂直磁界強度極大値Ｖｖ、水平磁界強度極大値Ｖｈから磁気マーカ１に対する磁気センサ２の横ずれ量Ｐｈを求める。
【００１５】
次に、図１の車載検出器３における処理動作を、図３を参照して説明する。
まず、ステップＳＴ１では車速センサ５からの信号により車速演算を行う。ステップＳＴ２ではステップＳＴ１で得られた車速から磁気センサ２の出力信号を所定の距離間隔（例えば５ｃｍ）でサンプリングするためのサンプリング時間を設定する。ステップＳＴ３ではステップＳＴ２で得られた時間間隔で磁気センサ２の出力信号をサンプリングし、メモリ（図示せず）に記憶する。なお、ここでは車速演算を行い、それからサンプリングが所定の距離間隔となるようサンプリング時間を設定したが、車速センサ５の出力パルスから直接走行距離を求め、走行距離が所定値になる度にサンプリングを行ってもよい。これにより磁気センサ２の出力磁界強度信号は空間磁界強度分布としてメモリに記憶される。
【００１６】
次に、ステップＳＴ３で得られた磁気センサ２の空間磁界強度分布からステップＳＴ４では極大点であるピーク値を求め、垂直磁界強度極大値Ｖｖ、水平磁界強度極大値Ｖｈを算出する。次に、ステップＳＴ５では得られたＶｖ、Ｖｈおよび磁気センサ２の設置高さｈから、図４に示すように、磁気マーカ１に対する磁気センサ２の横ずれ量Ｐｈを次式より求める。
【００１７】
Ｐｈ＝ｋ・ｈ・Ｖｈ／Ｖｖ                                      （１）
【００１８】
なお、上記式（１）において、ｋは所定の係数である。また、ここでは上記式（１）より横ずれ量Ｐｈを求めたが、あらかじめ実験等により得られるマップから求めてもよい。
また、磁気マーカ１に対する車両中心の横ずれ量Ｐｈｃは、検出した磁気センサ２の車両中心からのオフセット量Ｏｓを、次式の如く磁気マーカ１に対する磁気センサ２の横ずれ量Ｐｈに加算して求める。
【００１９】
Ｐｈｃ＝Ｐｈ＋Ｏｓ                                            （２）
【００２０】
次に、ステップＳＴ６では、図示せずも磁気マーカ１の列が複数列存在し、例えばレーン中央がＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、・・・の磁気マーカ極性、レーン中央から右側に１ｍオフセットされた列がＮ、Ｎ、Ｎ、Ｎの磁気マーカ極性、レーン中央から左側に１ｍオフセットされた列がＳ、Ｓ、Ｓ、Ｓの磁気マーカ極性を示す場合などには、過去に検出した磁気マーカ１の極性から現在自車両がどのマーカ列を走行しているか判定し、ステップＳＴ７では、次式の如く、磁気マーカ１の列のレーン中央からのオフセット量Ｏｒを磁気マーカ１に対する車両中心の横ずれ量Ｐｈｃに加算し、レーン中央からの車両中心のずれ量Ｐｈｒを求める。
【００２１】
Ｐｈｒ＝Ｐｈｃ＋Ｏｒ                                          （３）
【００２２】
次に、図３のステップＳＴ４に示したピーク検出処理を、図５、図６を用いて詳細に説明する。
図５は磁気センサ２が出力する垂直磁界強度あるいは水平磁界強度を５ｃｍ毎にサンプリングした結果得られるサンプリング点Ｓ０〜Ｓ２０における空間磁界強度分布を示す図である。ここでは、磁気センサ２はサンプリング点Ｓ１０における垂直磁界強度あるいは水平磁界強度をサンプリングしたときに磁気マーカ１に最も接近し、かつ磁気マーカ１の前後５０ｃｍ離れたときに磁気センサ２の検出レベルが地磁気レベル以下になるとする。
【００２３】
図６において、ステップＳＴ４１では波形形状判定を行い、それぞれのサンプリング点の垂直磁界強度あるいは水平磁界強度を微分し、微分した結果が正負反転するサンプリング点（図５ではＳ１０）から垂直磁界強度あるいは水平磁界強度の極大値であるピーク点を求める。また、ノイズを検出しないように微分した結果が連続的に正正正正負負負負というように連続的に増大したあと連続的に低下するときの変化点（図５ではＳ１０）をピーク点としてもよい。ピーク点がサンプリング点Ｓ１０に来たらステップＳＴ４２へ進む。
【００２４】
ステップＳＴ４２では、ピーク両肩のレベルとピーク値とのレベル差、例えば図５ではサンプリング点Ｓ１０がピーク値、サンプリング点Ｓ１５およびＳ５がピーク両肩のレベルとした場合、サンプリング点Ｓ１０のピーク値とサンプリング点Ｓ１５およびＳ５ピーク両肩のレベルの差（Ｓ１０−Ｓ１５）および（Ｓ１０−Ｓ５）を求め、そのレベル差が所定値以上であることを判定し、ステップＳＴ４３へ進む。
【００２５】
具体的には、本実施の形態では、車両に搭載された磁気センサ２が複数であり、たとえば２つの磁気センサ２の中間に磁気マーカ１が存在した場合、それぞれの磁気センサ２の垂直磁界強度出力が磁気マーカ１の直上に磁気センサ２が存在した場合の垂直磁界強度出力に比べ半分になるというシステムであり、かつ磁気マーカ１の前後５０ｃｍ離れたときに磁気センサ２の検出レベルが地磁気レベル以下になる場合、判定するピーク両肩のレベルを極大値の前後２５ｃｍ（図５ではＳ５およびＳ１５）のポイントとすれば、過去に得られた垂直磁界強度極大値Ｖｖの絶対値の平均値がＶｐｅａｋのとき、（Ｓ１０−Ｓ１５）および（Ｓ１０−Ｓ５）がＶｐｅａｋ／４以上であればステップＳＴ４３へ進む。所定値は磁気マーカ１の特性、磁気センサ２の車両への搭載条件により変化するものである。
【００２６】
ステップＳＴ４３では、垂直磁界強度極大値Ｖｖである例えば（Ｓ１０−Ｓ２０）および（Ｓ１０−Ｓ０）を求め、そのレベルが所定値以上であることを判定し、ステップＳＴ４４に進む。サンプリング点Ｓ０およびＳ２０のレベルは磁気センサ２から前後５０ｃｍ離れた地点（図５ではＳ０およびＳ２０）でのサンプリング値であり、磁気マーカ１から十分に離れているため地磁気レベルとなっている。
【００２７】
具体的には、本実施の形態では、車両に搭載された磁気センサ２が複数であり、たとえば２つの磁気センサ２の中間に磁気マーカ１が存在した場合、それぞれの磁気センサ２の垂直磁界強度出力が検出最大値の半分になるというシステムであり、過去に得られた垂直磁界強度極大値Ｖｖの絶対値の平均値がＶｐｅａｋであるとしたとき、（Ｓ１０−Ｓ０）および（Ｓ１０−Ｓ２０）がＶｐｅａｋ／２以上であればステップＳＴ４４へ進む。所定値は磁気マーカ１の特性、磁気センサ２の車両への搭載条件により変化するものである。ここで、垂直磁界強度極大値Ｖｖを（Ｓ１０−Ｓ０）および（Ｓ１０−Ｓ２０）としたが、（Ｓ１０―（Ｓ０＋Ｓ２０）／２）とすると、さらに垂直磁界強度極大値Ｖｖの検出精度が増す。
【００２８】
ここで、磁気マーカ１の影響の小さい地点のサンプリング点Ｓ０およびＳ２０を使用するのは、磁気センサ２は常に磁気外乱、例えば地磁気や車体の磁化、橋梁継ぎ目、コンクリート中および地中に埋設している鉄骨など磁化した金属の影響をうけ、磁気センサ２の出力値のオフセットが変化するためである。
【００２９】
ステップＳＴ４４では、複数の磁気センサ２で求めた垂直磁界強度のうち最も絶対値の大きい出力を示す磁気センサ２を選択し、その値を垂直磁界強度極大値Ｖｖとする。また選択された磁気センサ２の水平磁界強度極大値Ｖｈも同様にして求める。
【００３０】
次に、ステップＳＴ４３の効果について、図７を用いて具体的に説明する。
図７において、ａは磁気マーカ１の空間磁界強度分布を表し、ｂはコンクリート中および地中に埋設している鉄骨など磁化した金属などの外乱空間磁界強度分布を表し、ｃは空間磁界強度分布ａと外乱空間磁界強度分布ｂとを合成した磁気センサ２の出力空間磁界強度分布を表している。
【００３１】
例えば、上記の特開平１０−２０６１７３号公報に記載されている車両位置認識装置では、非磁界位置（例えば２ｍ間隔で埋設された磁気マーカの中間点）のサンプリング値をあらかじめ補正値として記録され（図７ではＳ２５のサンプリング点）、磁界サンプリング値補正手段によりサンプリング値と補正値との減算が行われ垂直磁界強度極大値Ｖｖが得られる。この従来の方法では、サンプリング点Ｓ２５で得られた補正値とサンプリング点Ｓ１０で得られた実際のマーカ直近でのサンプリング値との差が小さくなってしまい、正確に垂直磁界強度を求めることができない上、磁気マーカを検出することができない。これに対し、本実施の形態の場合、マーカ直近のサンプリング点Ｓ１０の前後５０ｃｍのサンプリング点Ｓ２０およびＳ０の平均値を補正値としており、磁気外乱の影響を除去できるため、正確に垂直磁界度極大値を求めることができる。水平方向も同様である。このため横位置ずれ量Ｐｈの演算値の精度が向上する。また、磁気マーカ１を確実に検出することができる。
【００３２】
また、従来の方法では、磁気マーカの非磁界位置が例えば２ｍ間隔で埋設された磁気マーカの中間点である１ｍ地点とすると、その地点と磁気マーカ付近の磁気外乱の磁界成分が大きく異なることがあり、検出性能の低下、横位置精度の低下を招く上、磁気マーカの間隔があらかじめ一定間隔に埋設されていなければ非磁界位置が判定できない。これに対し、本実施の形態では、埋設間隔が様々に変化する場合でも、マーカ直近のサンプリング点Ｓ１０の前後５０ｃｍのサンプリング点Ｓ２０およびＳ０の平均値を補正値としているので、磁気外乱の影響を受けず、検出信頼性を向上でき、横位置ずれ量の演算値の精度も向上できる。
【００３３】
また、ピーク両肩（例えばＳ５およびＳ１５）のレベルと極大値（Ｓ１０）とのレベル差を判定条件に用いているため、外乱の影響の小さい狭い領域でピークの鋭さを比較していることになる。一般にマーカ信号を上回る外乱の発生部位は地中に埋設している鉄骨などのため、磁気マーカ１と磁気センサ２との距離よりも十分に遠方に存在する。そのため外乱成分はピークの鋭さが磁気マーカ１に比べ鋭くない。
【００３４】
よって、図８の概念図に示すように、信号の空間周波数成分はマーカ信号の方が高く、ピーク両肩（Ｓ５およびＳ１５）のレベルと極大値（Ｓ１０）とのレベル差で判定することにより、マーカ信号のみを検出できる。また、外乱信号とマーカ信号が加わることによってできる極大値（図７のＳ１５）などもピーク両肩（Ｓ５およびＳ１５）のレベルと極大値（Ｓ１０）とのレベル差で判定することにより外乱信号を磁気マーカ１であると誤検出しない。また、ここではピークの両肩２点でマーカ信号を判定したが、複数点で行えばさらに検出信頼性が向上する。
【００３５】
このように、本実施の形態では、磁気センサ出力において、極大点とその前後所定位置の信号を用いて磁気マーカ信号を検出するようにしたので、初めて検出する磁気マーカから正しく検出することができ、車両の横位置を正確に求めることができる。また、極大点とその前後所定位置の信号を用いて磁気マーカ信号の磁界強度を補正するようにしたので初めて検出する磁気マーカから正しく検出することができ、車両の横位置を正確に求めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、路面上の所定の位置に磁界を形成する少なくとも１つの信号領域形成手段と、上記信号領域形成手段によって形成された磁界の強度を検出する少なくとも１つの磁界強度検出手段と、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて車両位置の演算を行う車両位置演算手段とを備えたので、走行路上の磁界を乱す物質、磁性体などの磁気外乱の影響を排除し、確実に磁気マーカを検出し、精度良く車両の横位置を求めることができるという効果がある。
【００３７】
また、請求項２の発明によれば、上記車両位置演算手段は、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて上記信号領域形成手段の磁界強度を補正する補正手段を有するので、きわめて大きな磁気外乱中であってもその影響を除去でき、精度の良い車両位置を得ることができ、また、１つ目の信号領域形成手段であっても精度のよい車両位置を得ることができ、また、磁界強度検出手段の温度変動や信号領域形成手段による車体の急激な磁化による磁界強度検出手段への影響の除去なども同時に行うことができ、さらに、また磁気形成手段の埋設間隔が様々に変化しても検出信頼性が高く、車両位置の検出精度も高いという効果がある。
【００３８】
また、請求項３の発明によれば、上記車両位置演算手段は、上記信号領域形成手段の位置から前方へ所定量離れた地点及び後方へ所定量離れた地点での上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度に基づいて上記信号領域形成手段の存在を判定する判定手段を有するので、きわめて大きな磁気外乱中であってもその影響を除去でき、検出信頼性を向上させることができ、また、１つ目の信号領域形成手段であっても検出信頼性を向上させることができるという効果ある。
【００３９】
また、請求項４の発明によれば、上記補正手段は、上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度の平均値に基づいて上記信号領域形成手段の磁界強度を補正するので、きわめて大きな磁気外乱中であってもその影響を除去でき、さらに精度の良い車両位置を得ることができ、また、１つ目の信号領域形成手段であっても精度のよい車両位置を得ることができ、また、磁界強度検出手段の温度変動や信号領域形成手段による車体の急激な磁化による磁界強度検出手段への影響の除去なども同時に行うことができ、さらに、また磁気形成手段の埋設間隔が様々に変化しても検出信頼性が高く、車両位置の検出精度も高いという効果がある。
【００４０】
さらに、請求項５の発明によれば、上記判定手段は、上記磁界強度検出手段から得られる磁界強度の平均値に基づいて上記信号領域形成手段の存在を判定するので、きわめて大きな磁気外乱中であってもその影響を除去でき、検出信頼性を向上させることができ、また、１つ目の信号領域形成手段であっても検出信頼性を向上させることができるという効果ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における磁気センサの出力信号を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１における車載検出器の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】  この発明の実施の形態１における横ずれ量を求める一例を示す原理図である。
【図５】  この発明の実施の形態１における磁気センサが出力する磁界強度をサンプリングする際の動作説明に供するための図である。
【図６】  この発明の実施の形態１におけるピーク検出処理内容を示すフローチャートである。
【図７】  この発明の実施の形態１におけるきわめて大きな磁気外乱中における磁気センサが出力する磁界強度をサンプリングする際の動作説明に供するための図である。
【図８】  この発明の実施の形態１におけるマーカ信号のみを検出する際の動作説明に供するための概念図である。
【符号の説明】
１  磁気マーカ、２  磁気センサ、３  車載検出器、４  車両位置検出装置、５  車速センサ。
【図１】
0003839678.tif 000002
【図２】
0003839678.tif 000003
【図３】
0003839678.tif 000004
【図４】
0003839678.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003839678.tif 000007
【図７】
0003839678.tif 000008
【図８】
0003839678.tif 000009