CN108291945A - 磁性标记检测方法以及磁性标记检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测可靠性高的磁性标记检测方法。在安装有至少两个以上的多个磁传感器的车辆(5)的行进中，用于检测铺设于道路的磁性标记(10)的磁性标记检测方法包括：生成两个磁传感器的磁测量值的差分即第一磁梯度的梯度生成步骤；以及针对关于第一磁梯度的车辆的行进方向的变化而实施基于高通滤波器的滤波处理并生成滤波输出值的滤波处理步骤，通过关于滤波输出值的运算处理而检测磁性标记(10)。
Description
技术领域
本发明涉及一种铺设于车辆用的道路的磁性标记的检测方法。
背景技术
一直以来，已知有用于将铺设于道路的磁性标记利用于车辆控制的车辆用的磁性标记检测系统(例如参照专利文献1。)。上述那样的磁性标记检测系统通过铺设于道路的磁性标记和包括磁传感器的车辆侧的磁性标记检测装置的组合来实现。例如，若能够在车辆侧检测沿着车道而铺设于道路的磁性标记，则能够实现自动转向控制、车道脱离警告等各种驾驶辅助。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-202478号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在所述现有的磁性标记检测系统中，存在如下问题。即，存在以作用于磁传感器的扰动磁为起因而可能损害磁性标记的检测可靠性这样的问题。例如在形成道路的RC构造的桥、隧道等中，在内部遍布用于确保结构强度的铁制的加强板、钢筋等。因此，桥、隧道等结构物可能成为较大的磁产生源。钢筋等铁材料的残留磁化与磁铁相比极小，另一方面，有时以桥、隧道等的巨大的体积为起因而产生超过地磁的磁、或者这些结构物如磁轭那样对地磁进行集磁而产生比较大的磁场。例如桥、隧道等道路所存在的各种磁产生源的磁场成为降低磁性标记的检测可靠性的重要因素之一。
本发明是鉴于所述现有的问题点而完成的，其想要提供检测可靠性高的磁性标记检测方法以及磁性标记检测装置。
解决方案
本发明的一方案涉及一种磁性标记检测方法，使用安装于车辆的至少两个以上的多个磁传感器而用于检测铺设于道路的磁性标记，其特征在于，
所述磁性标记检测方法包括：
梯度生成步骤，在该梯度生成步骤中，生成通过以所述多个磁传感器中的两个以上的磁传感器在相同的测量时机下取得的磁测量值为对象的一次或者两次以上的多次差分运算而能够计算出的第一磁梯度；以及
滤波处理步骤，在该滤波处理步骤中，针对取得作为对象的磁测量值的测量时机不同的所述第一磁梯度的差分即第二磁梯度以及所述第一磁梯度中的至少任一磁梯度在车辆的行进方向上的变化，实施用于抑制或者阻断至少低频成分的滤波处理而生成滤波输出值，
用于检测所述磁性标记的处理的输入数据的至少一部分是所述滤波输出值。
本发明的一方案涉及一种磁性标记检测装置，其是为了检测铺设于道路的磁性标记而搭载于车辆的，其中，
所述磁性标记检测装置具有：
至少两个以上的多个磁传感器；以及
检测所述磁性标记的检测机构，
该检测机构是执行上述的磁性标记检测方法的机构。
发明效果
本发明所涉及的磁性标记检测方法是着眼于在磁产生源的周围产生的磁梯度的分布因磁产生源的大小而不同的情况来想到的。该磁性标记检测方法中，通过利用上述那样的磁梯度的分布的不同并去除尺寸比所述磁性标记大的磁产生源的磁成分，由此提高所述磁性标记的检测可靠性。
本发明所涉及的磁性标记检测方法中的梯度取得步骤是获取通过以所述两个以上的磁传感器的磁测量值为对象的差分运算而能够计算出的所述第一磁梯度的步骤。根据该梯度取得步骤，能够去除同样作用于所述两个以上的磁传感器的磁噪声并能够仅提取出磁梯度。
本发明所涉及的滤波处理步骤中，针对所述磁梯度的行进方向的变化而实施所述滤波处理。根据该滤波处理，能够抑制所述磁梯度的行进方向的变化中的低频成分。在假定尺寸大小不同的磁产生源时，贯穿磁场的方向上的磁梯度的变化为，在较大的磁产生源处缓慢，在较小的磁产生源处急剧。根据如上述那样抑制低频成分等的所述滤波处理，能够去除来自尺寸比所述磁性标记大的磁产生源的磁成分。
如以上那样，本发明所涉及的磁性标记检测方法是通过利用所述两个以上的磁传感器的磁测量值的差分来去除同样作用的磁噪声的所述梯度生成步骤、以及针对所述磁梯度的所述行进方向的变化实施所述滤波处理的所述滤波处理步骤的组合来去除成为扰动的磁的检测方法。
本发明所涉及的磁性标记检测方法是通过抑制从尺寸比所述磁性标记大的磁产生源作用的磁等而能够提高磁性标记的检测可靠性的优异的检测方法。执行该磁性标记检测方法的磁性标记检测装置成为可靠性高且能够检测磁性标记的优异特性的检测装置。
附图说明
图1是观察实施例1中的、安装有传感器阵列的车辆的主视图。
图2是示出实施例1中的、铺设有磁性标记的车道的俯视图。
图3是用于说明实施例1中的、磁性标记检测装置的功能的结构的框图。
图4是示出实施例1中的、磁传感器的结构的框图。
图5是示出实施例1中的、标记检测处理的流程的流程图。
图6是例示实施例1中的、通过磁性标记时的车宽方向的磁分布的变化的说明图。
图7是例示实施例1中的、通过磁性标记时的车宽方向的磁梯度分布的变化的说明图。
图8是实施例1中的、滤波处理的说明图。
图9是用于说明实施例2中的、磁性标记检测装置的功能的结构的框图。
图10是示出实施例2中的、标记检测处理的流程的流程图。
图11是示出实施例2中的、车宽方向的磁梯度和行进方向的磁梯度的时间性变化的曲线图。
图12是实施例2中的、滤波处理的说明图。
图13是用于说明实施例3中的、磁性标记检测装置的功能的结构的框图。
具体实施方式
作为本发明所涉及的梯度生成步骤中的两个以上的磁传感器的组合，可以是包括相邻的两个磁传感器的组合，也可以是包括夹着一个或者两个等其他磁传感器而相邻的两个磁传感器的组合。
关于通过以所述两个以上的磁传感器的磁测量值为对象的差分运算而能够计算的第一磁梯度，实际上通过差分运算来计算该第一磁梯度并非必要条件。该第一磁梯度只要是通过差分运算能够计算的值即可。例如，即便是利用基于模拟电路的差动电路来求出差分的第一磁梯度，只要该第一磁梯度通过差分运算能够计算，则也包含于本发明的概念。
通过以所述两个以上的磁传感器的磁测量值为对象的一次或者两次以上的多次差分运算而能够计算的第一磁梯度是指，例如，针对排列为纵横的二维阵列状的磁传感器，纵向的两个磁传感器的磁测量值的差分即第一差分、横向的两个磁传感器的磁测量值的差分即第二差分、倾斜方向的两个磁传感器的磁测量值的差分即第三差分、横向的两个位置处的所述第一差分的差分即第四差分、纵向的两个位置处的所述第二差分的差分即第五差分、纵向的两个位置处的所述第一差分的差分即第六差分等均是通过以两个以上的磁传感器的磁测量值为对象的一次或者两次以上的多次差分运算而能够计算的磁梯度，均相当于所述第一磁梯度。
所述两个以上的磁传感器在相同的测量时机下取得的磁测量值是指，不需要使测量时机完全相同。在例如反复进行测量处理的情况下，只要是在反复的同一循环下测量出的磁测量值即可。例如，若是难以完全同时取得各磁传感器的磁测量值而需要依次取得的情况等，则在一个循环期间依次取得的磁测量值被认为是在相同的测量时机下取得的。
另一方面，本发明所涉及的第二磁梯度是取得作为对象的磁测量值的测量时机不同的所述第一磁梯度的差分。取得磁测量值的测量时机不同是指，在例如反复进行测量处理的情况下属于反复中的不同循环的测量时机。行驶中的车辆根据时间的经过而使行进方向的位置推进，因此能够将所述第二磁梯度把握为行进方向的两个位置处的所述第一磁梯度的差分。
本发明所涉及的滤波处理可以是基于模拟滤波的处理，也可以是基于数字滤波的处理。作为数字滤波，能够采用卡曼滤波等无限脉冲应答(IIR)滤波、有限脉冲应答(FIR)滤波等。作为模拟滤波，能够采用组合电容器和电阻而成的CR滤波、组合线圈和电容器而成的LC滤波等。
在本发明中的优选一方案的磁性标记检测方法中，所述多个磁传感器至少在车辆的车宽方向上排列，在所述梯度生成步骤中生成的所述第一磁梯度的至少一部分是在所述车宽方向上排列的两个磁传感器的磁测量值的差分。
也可以采用沿着所述车宽方向排列多个磁传感器而成的传感器阵列。若将上述那样的传感器阵列安装于车辆，则能够例如像通过线扫描进行跟踪那样高可靠性地测量所述磁性标记的磁。
在本发明中的优选一方案的磁性标记检测方法中，所述多个磁传感器至少在所述行进方向上排列，在所述梯度生成步骤中生成的所述第一磁梯度的至少一部分是在所述行进方向上排列的两个磁传感器的磁测量值的差分。
若在所述行进方向上排列多个磁传感器，则能够通过同时执行测量的两个磁传感器的磁测量值的差分的运算等而高精度地计算所述行进方向的磁梯度。
在本发明中的优选一方案的磁性标记检测方法中，根据车辆行进中的道路是机动车专用道路还是除此以外的普通道路，切换应用于所述滤波处理的滤波的频率特性。
当比较机动车专用道路和除此以外的普通道路时，例如桥、隧道等结构物的规模、路侧的商店的标志牌等的有无等不同。对此，若根据道路来切换所述滤波的频率特性，则能够进一步提高所述磁性标记的检测可靠性。
实施例
使用以下的实施例对本发明的实施方式进行具体说明。
(实施例1)
本例是涉及用于检测铺设于道路的磁性标记10的磁性标记检测方法、以及执行该磁性标记检测方法的磁性标记检测装置1的例子。关于该内容，使用图1～图8进行说明。
本例的磁性标记检测方法如图1～图3所示，是在安装有多个磁传感器C1～C15(适当地记载为Cn，n为1～15的自然数)的车辆5的行进中用于检测铺设于道路的磁性标记10的方法。
该磁性标记检测方法包括：生成在车宽方向上排列的磁传感器C1～C15中的两个磁传感器的磁测量值的差分即第一磁梯度的梯度生成步骤；针对第一磁梯度的车辆5的行进方向的变化而实施基于阻断低频成分的高通滤波器的滤波处理而生成滤波输出值的滤波处理步骤。
以下，对该内容进行详细说明。
磁性标记检测系统1S如图1以及图2所示，由铺设于道路的磁性标记10和车辆5侧的磁性标记检测装置1的组合构成。
磁性标记10以沿着车辆5行驶的车道100的中央的方式铺设于路面100S。磁性标记10呈直径100mm、厚度1.5mm的扁平形状，且能够向路面100S粘结接合。
磁性标记检测装置1是组合将15个磁传感器Cn排列在一条直线上而成的传感器阵列11与内置有未图示的CPU等的检测单元12来形成的装置。
传感器阵列11是安装在相对于车辆5的底面的车身底板50的传感器单元。在本例的车辆5的情况下，以路面100S为基准的安装高度成为200mm。
检测单元12是执行用于检测磁性标记10的各种运算处理的运算单元。检测单元12利用传感器阵列11输出的传感器信号而执行运算处理。检测单元12的检测结果被输入至例如车辆5侧的未图示的ECU等，并被利用于车道维持用的自动转向控制、车道脱离警告等各种控制。需要说明的是，也可以代替本例，向传感器阵列11加入检测单元12的功能而实现一体化。
以下，说明传感器阵列11以及检测单元12的结构，接着说明磁性标记检测装置1的动作。
图3的传感器阵列11除了具备15个磁传感器Cn以外，还具备进行相邻的两个磁传感器的磁测量值的差分运算的差分电路G1～G14(适当地记载为Gm，m为1～14的自然数)。该传感器阵列11沿着车宽方向安装以使磁传感器C1位于车辆的左侧(右舵车的副驾驶席侧)。
关于传感器阵列11中的磁传感器Cn的间隔，需要设定能够利用至少两个磁传感器Cn来检测一个磁性标记10的磁那样的间隔。通过设置上述那样的间隔，能够基于上述的差分电路Gm来计算磁梯度。对此，在本例中，将传感器阵列11中的磁传感器Cn的间隔设定为70mm。
传感器阵列11将基于差分电路Gm的差分运算值即车宽方向的磁梯度输出为传感器信号。传感器阵列11具备未图示的14频道的输出端口，以便能够同时输出差分电路Gm的差分运算值。
在此，说明磁传感器Cn的结构。在本例中，如图4所示，作为磁传感器Cn，采用MI元件21和驱动电路一体化而成的单芯片的MI传感器。MI元件21是包括CoFeSiB系合金制的几乎零磁致伸缩的非晶线211和卷绕于该非晶线211的周围的拾波线圈213的元件。磁传感器Cn通过测量在对非晶线211施加了脉冲电流时拾波线圈213所产生的电压，由此检测作用于非晶线211的磁。MI元件21在作为磁敏体的非晶线211的轴向上具有检测灵敏度。在本例的传感器阵列11的各磁传感器Cn中，沿着车宽方向而配设有非晶线211。
驱动电路是包括向非晶线211供给脉冲电流的脉冲电路23、和在规定时机对由拾波线圈213产生的电压进行采样并输出的信号处理电路25的电子电路。脉冲电路23是包括生成作为脉冲电流的基础的脉冲信号的脉冲产生器231的电路。信号处理电路25是经由与脉冲信号联动而开闭的同步检波251而取出拾波线圈213的感应电压并将其通过增幅器253以规定的增幅率进行增幅的电路。由该信号处理电路25增幅后的信号向外部输出为传感器信号。
磁传感器Cn是磁通密度的测定范围为±0.6mT(毫特斯拉)且测定范围内的磁通分辨率为0.02μT这样的高灵敏度的传感器。上述那样的高灵敏度通过利用非晶线211的阻抗根据外部磁场而敏感变化这样的MI效果的MI元件21来实现。此外，该磁传感器Cn能够实现以3kHz周期的高速采样，也能够应对车辆的高速行驶。在本例中，基于传感器阵列11的磁测量的周期被设定为3kHz。传感器阵列11在每次实施磁测量时将传感器信号输入至检测单元12。
图3的检测单元12是除了具备执行各种运算的CPU(central processing unit)以外还具备安装有ROM(read only memory)、RAM(random access memory)等存储器元件等的电子基板(省略图示)的单元。检测单元12与传感器阵列11的差分电路Gm一起构成执行本例的磁性标记检测方法的检测机构。该检测单元12与传感器阵列11输出的14频道的传感器信号的一并获取对应。
检测单元12具备：对于传感器阵列11输出为传感器信号的系列数据实施滤波处理的滤波处理电路125(图3)；以及执行标记检测处理的检测处理电路127。在该检测单元12设有储存传感器阵列11输出的数据(车宽方向的磁梯度)的数据区域M1～M14(适当地记载为Mm)以及储存滤波处理的滤波输出值的数据区域H1～H14(适当地记载为Hm)。
数据区域Mm是如上所述依次存储传感器阵列11以3kHz周期输出的14频道的传感器信号所表示的数据且储存为以频道为单位的系列数据的存储区域。
滤波处理电路125是对数据区域Mm所储存的14频道的系列数据以频道为单位实施滤波处理的电路。应用于该滤波处理的滤波是抑制或者阻断低频成分并使高频成分通过的高通滤波器。需要说明的是，在本例中，作为滤波而采用IIR滤波。
接下来，沿用图5的流程图对如以上那样构成的磁性标记检测装置1执行的磁性标记检测方法的内容进行说明。图5的处理与传感器阵列11的各磁传感器Cn所进行的测量同步执行。
传感器阵列11以3kHz的周期执行基于各磁传感器Cn的磁测量(S101)。如上所述，在各磁传感器Cn中，作为磁敏体的非晶线211(参照图4)沿着车宽方向配设。由于磁性标记10作用于车宽方向的磁朝向磁性标记10的外侧，因此作用于各磁传感器Cn的车宽方向的磁方向在磁性标记10的左侧或者右侧成为相反朝向。
图6的各曲线图例示出作用于构成传感器阵列11的各磁传感器Cn的车宽方向的磁的分布。在图6中，从左上的位置p1朝向右下的位置p7而规定车辆5的行进方向(时间方向)，传感器阵列11位于磁性标记10的正上方的瞬间成为位置p4。位置p1→p4成为接近磁性标记10的区间，位置p4→p7成为远离磁性标记10的区间。
图6中的各位置处的车宽方向的磁分布波形中，波形的振幅存在不同，但均与磁性标记10的车宽方向的位置对应而产生零交叉，在该零交叉的两侧成为正负相互不同的双峰的波形。在安装有传感器阵列11的车辆5通过磁性标记10时，随着车辆5接近磁性标记10而双峰的分布波形的振幅逐渐变大，在磁性标记10的正上方(位置p4)成为最大振幅。之后，随着车辆5远离磁性标记10而使双峰的分布波形的振幅逐渐变小。
各磁传感器Cn的磁测量值被输入至构成传感器阵列11的差分电路Gm(图3)。例如，向差分电路G1输入磁传感器C1以及C2的磁测量值，并执行从C2的磁测量值减去C1的磁测量值的差分运算(S102，梯度生成步骤)。这样，差分电路Gm执行从磁传感器C(m+1)的磁测量值扣除磁传感器Cm(m为1～14的自然数)的磁测量值的差分运算。
差分电路Gm的差分运算值是在传感器阵列11中相邻的两个磁传感器Cn的磁测量值的差分，并示出作为第一磁梯度的一例即车宽方向的磁梯度。车宽方向的磁梯度的分布波形如图7中的位置p1～p7的各曲线图所例示那样，成为使正负与高山相反的小山夹着高山邻接的波形。
图5的S102的差分运算(梯度生成步骤)对于同样作用于各磁传感器Cn的共用磁噪声的去除是有效的。共用磁噪声不仅从地磁产生，例如从钢桥、其他车辆等的尺寸大的磁产生源产生的可能性也高。在较大的磁产生源的情况下，由于从N极向S极的磁场循环变得非常大，因此在两极的中间的位置处磁场接近相同，作用于各磁传感器Cn的磁接近相同。
传感器阵列11一起输出由差分电路Gm的各差分运算值构成的14频道的传感器信号。检测单元12将基于该传感器信号的每个频道的系列数据储存于数据区域Mm(图3)。检测单元12在获取新的传感器信号时，消除数据区域Mm的最旧的数据并顺序输送数据区域Mm的各数据而设置空白区域。而且，将新获取的传感器信号所表示的数据储存于该空白区域。
数据区域Mm的系列数据成为随着车辆5接近磁性标记10而振幅变大、在位置p4处成为最大振幅、随着远离磁性标记10而振幅变小的山形的分布。例如图7中的右侧的倾斜的曲线图例示出与通过磁性标记10的正上方的车宽方向的位置对应的系列数据的变化。在该曲线图中，在图7中的朝向斜右下方的轴上规定行进方向(时间方向)，在与其正交的轴上规定车宽方向的磁梯度。
检测单元12将数据区域Mm所储存的各系列数据以频道为单位输入于滤波处理电路125，并执行阻断低频成分且使高频成分通过的滤波处理(图5中，S103，滤波处理步骤)。具体来说，通过IIR滤波相对于数据区域Mm的系列数据的卷积运算来运算滤波输出值，并将其储存于数据区域Hm(图3)。
检测单元12利用数据区域Hm所储存的滤波输出值而执行用于检测磁性标记10的标记检测处理(S104)。检测单元12检测磁性标记10的有无，并且在能够检测时通过运算来求出与传感器阵列11相对的磁性标记10的车宽方向的位置。
例如在桥、隧道等较大的磁产生源的情况下，图5的S102的差分运算发挥恒定的效果。然而，即便是较大的磁产生源，在成为磁极的端部的周边，也因磁场的绕回而产生磁梯度。若产生磁梯度，则难以仅通过S102的差分运算来去除磁梯度。
在较大的磁产生源和较小的磁产生源中，因磁极间距离的不同导致磁梯度的变化率不同。即，在磁极间的距离长的较大的磁产生源中，一方的磁极的磁梯度迁移到另一方的磁极的磁梯度为止的距离长，磁梯度的变化缓慢。另一方面，当磁极间的距离变短时，磁梯度的变化加剧而使变化率变大。根据阻断低频成分的滤波处理，能够实现变化缓慢且变化率小的磁梯度的去除。
在通过一个磁性标记时，基于图5的S102的差分运算的车宽方向的磁梯度如图7中的右侧的倾斜的曲线图那样进行变化。例如在车辆5沿着车道行进时，理想情况下，在每次通过磁性标记10时产生峰值。然而，由于在实际的道路环境中存在例如桥、隧道等磁产生源，因此无法获得在每次通过磁性标记10时峰值呈周期性显现这样的理想变化，而如图8(a)那样受到扰动磁的影响的可能性高。若针对上述那样的车宽方向的磁梯度的变化而阻断低频成分，则如图8(b)那样能够接近上述的峰值呈周期性地显现的理想变化，磁性标记10的检测变得容易。若针对例如图8(b)的变化实施阈值处理，则能够检测周期性显现的峰值且能够检测磁性标记10。
在如以上那样构成的磁性标记检测方法中，通过取得两个磁传感器的磁测量值的差分的梯度生成步骤和针对磁梯度的行进方向的变化而施加基于高通滤波器的滤波处理的滤波处理步骤的组合来去除成为扰动的磁。能够利用两个磁传感器的磁测量值的差分有效地去除同样作用的扰动磁。另一方面，能够利用基于高通滤波器的滤波处理有效地去除来自桥、隧道等较大的磁产生源的成为磁极的端部的周边磁场的扰动磁。
这样，本例的磁性标记检测方法是通过去除成为扰动的磁而能够高可靠性地检测磁性标记10的优异的检测方法。执行该磁性标记检测方法的磁性标记检测装置1成为能够高可靠性地检测磁性标记10的优异特性的检测装置。
在本例中，虽然采用在车宽方向具有灵敏度的磁传感器Cn，但也可以是在行进方向具有灵敏度的磁传感器，也可以是在铅垂方向具有灵敏度的磁传感器。此外，也可以采用例如在车宽方向和行进方向这两个轴向、行进方向和铅垂方向这两个轴向具有灵敏度的磁传感器，也可以采用例如车宽方向、行进方向以及铅垂方向这三个轴向具有灵敏度的磁传感器。若利用在多个轴向具有灵敏度的磁传感器，则能够测量磁的大小和磁的作用方向，从而能够生成磁矢量。也可以利用磁矢量的差分、该差分的行进方向的变化率而进行磁性标记10的磁与扰动磁的区别。
在本例中，例示出以3kHz周期执行磁测量的传感器阵列11、以及在每次该传感器阵列11实施磁测量时获取传感器信号的检测单元12。也可以代替以时间周期每隔恒定时间执行磁测量的传感器阵列11，采用例如车辆每移动20mm等规定距离就执行磁测量的传感器阵列11。若利用检测车轮的旋转的车速传感器等传感器信号，则能够把握车辆的移动距离。或者，也可以使传感器阵列11以足够快的周期执行磁测量，另一方面，使检测单元12侧的传感器信号的获取周期与测量周期不同。例如，也可以是，以在车辆每移动规定距离时从传感器阵列11获取传感器信号的方式构成检测单元12。
虽然例示出关于车辆的行进方向(时间方向)的一维滤波处理，但也可以针对由车辆的行进方向(时间方向)和车宽方向规定的二维空间中的磁变化而实施空间滤波处理并去除扰动磁。也可以针对由车宽方向和铅垂方向规定的二维空间中的磁变化而应用空间滤波。此外，也可以针对相对于该二维空间而组合了车辆的行进方向(时间方向)的时空区域中的磁变化，应用时空滤波并去除扰动磁。
在高速道路等机动车专用道路和除此以外的普通道路中，车道的宽度不同，或者因店铺的标志牌、电线杆等的有无等存在不同。对此，也可以根据是机动车专用道路、还是除此以外的普通道路而切换应用于滤波处理的滤波的频率特性。例如，若在车道比较宽的店铺标志牌等较少的机动车专用道路的情况下，也可以降低阻断低频的截止频率、或者将滤波的截止特性设定得缓慢。若截止特性缓慢，则滤波的设计自由度变高，并且可能减小滤波处理所需要的计算负荷。另一方面，在成为扰动的磁产生源比较多的普通道路中，也可以切换为提高截止频率。此外，也可以检测铺设于道路的标记在行进方向上的间隔，根据该间隔而切换滤波的频率特性。另外，也可以代替高通滤波器而采用使特定的频率区域通过的带通滤波器。
在本例中，虽然通过差分运算针对沿车宽方向排列的磁传感器Cn而生成车宽方向的磁梯度，但也可以代替其或者在其基础上，在车辆的行进方向上排列磁传感器Cn，针对在行进方向上排列的两个磁传感器，通过差分运算来求出行进方向的磁梯度，并将其处理为第一磁梯度。
(实施例2)
本例是以实施例1的磁性标记检测方法为基础而追加了滤波处理的前处理的例子。使用图9～图12对其内容进行说明。
图9的检测单元12基于实施例1的检测单元12而在数据区域Mm与滤波处理电路125之间追加了差分电路T1～T14(适当地记载为Tm)和储存差分电路Tm的差分运算值的数据区域N1～N14(适当地记载为Nm)。
差分电路Tm是将传感器阵列11的传感器信号所表示的车宽方向的磁梯度设为第一磁梯度、将在车辆的行进方向上隔开规定距离而分离的两个位置处的第一磁梯度的差分设为第二磁梯度的一例即行进方向的磁梯度并进行运算的电路。
数据区域Nm是随时储存差分电路Tm的差分运算值即第二磁梯度并储存为行进方向的系列数据的存储区域。数据区域Nm的系列数据成为滤波处理的对象。
接下来，按照图10的流程图对本例的磁性标记检测方法的内容进行说明。图10的处理中的、由传感器阵列11的各磁传感器Cn进行磁测量的步骤S101、以及对车宽方向的磁梯度进行运算的步骤S102(梯度生成步骤)是与实施例1相同的规格的处理。通过步骤S102的差分运算而生成第一磁梯度即车宽方向的磁梯度的传感器阵列11一并输出14频道的传感器信号。
当检测单元12获取传感器阵列11的传感器信号时，将该传感器信号所表示的车宽方向的磁梯度依次储存于数据区域Mm，并生成系列数据。参照图7而如上所述，该系列数据所成的车宽方向的磁梯度的变化在车辆的行进方向上如图11(a)的曲线图那样。
检测单元12通过将车宽方向的磁梯度设为第一磁梯度并对行进方向的两个位置处的第一磁梯度的差分进行运算而生成作为第二磁梯度的行进方向的磁梯度(S112，梯度生成步骤)。具体来说，从如图11(a)的曲线图那样变化的车宽方向的磁梯度的系列数据之中选择在行进方向上分离有规定距离的两处位置的数据(车宽方向的磁梯度)，并通过运算差分而生成第二磁梯度即行进方向的磁梯度。检测单元12在图11(a)中一边沿行进方向挪动“规定距离”、一边依次生成第二磁梯度即行进方向的磁梯度。然后，将这样生成的行进方向的磁梯度依次储存于数据区域Nm，由此生成第二磁梯度的行进方向的系列数据。该系列数据所成的行进方向的磁梯度的分布如图11(b)例示的曲线图那样。
检测单元12将数据区域Nm所储存的14频道的行进方向的磁梯度的系列数据向滤波处理电路125输入，并执行阻断低频成分且使高频成分通过的滤波处理(S103)。之后，检测单元12的检测处理电路127利用数据区域Hm所储存的数据而执行用于检测磁性标记10的标记检测处理(S104)。
例如，理想的情况下，车辆5沿着车道行驶中的行进方向上的磁梯度以在每次通过磁性标记10时重复图11(b)的包括零交叉的波形的方式进行变化。然而，在例如车辆驶入桥、隧道等成为磁产生源的结构物时等，位于桥等成为磁产生源的结构物的端部的磁极周边的磁场进行作用，行进方向的磁梯度可能成为图12(a)那样的变化。与此相对，上述的步骤S103的滤波处理变得非常有效。关于图12(a)的变化，若应用阻断低频成分的滤波处理，则如图12(b)那样，能够接近上述的零交叉呈周期性显现的理想变化。
作为用于生成第二磁梯度即行进方向的磁梯度的上述的规定距离，鉴于检测对象的磁性标记的尺寸而设定例如30～150mm等距离即可。此外，例如，若磁性标记检测装置1侧带有推断磁性标记10的尺寸的功能并根据所推断的尺寸改变上述的规定距离，则能够高可靠性地检测各种规格的磁性标记。
在本例中，将在车宽方向上相邻的磁传感器的磁测量值的差分设为第一磁梯度、将行进方向的两个位置处的第一磁梯度的差分设为第二磁梯度，在此基础上，相对于该第二磁梯度的行进方向上的变化而应用滤波处理。在此，虽然相对于实施了两次差分后的磁梯度的变化而应用滤波处理，但也可以将差分的次数增加至三次、四次…。若增加差分的次数，则尤其在同样作用于各磁传感器的磁噪声的去除具有效果，另一方面，当增加差分的次数时，存在有效信号的水准降低而S/N比降低的趋势。当选定差分次数时，考虑磁噪声的去除等的效果和S/N比的降低所带来的恶劣影响的平衡即可。
需要说明的是，除此以外的结构以及作用效果与实施例1相同。
(实施例3)
本例是以实施例1的磁性标记检测装置为基础而改变传感器阵列11的结构的例子。参照图13对其内容进行说明。
在本例的传感器阵列11中，磁传感器排列为行进方向2行、车宽方向15列的二维阵列状。该传感器阵列11中的车宽方向上的磁传感器的间隔与实施例1同样地为70mm，另一方面，行进方向上的磁传感器的间隔为30mm。
在构成传感器阵列11的各磁传感器中，沿着车辆的行进方向而配设作为磁敏体的非晶线，且沿行进方向设定有磁灵敏度。在以下的说明中，将行进方向前侧的15个磁传感器设为C1A～C15A(以下，记载为CnA，n为1～15的自然数)，将行进方向后侧的15个磁传感器设为C1B～C15B(以下，记载为CnB，n为1～15的自然数)。
在本例的传感器阵列11设有两种差分电路K1～K15(以下，记载为Kn)、差分电路S1～S14(以下，记载为Sm，m为1～14的自然数)。差分电路Kn是对磁传感器CnA的磁测量值和磁传感器CnB的磁测量值的差分进行运算而求出第一磁梯度的电路。差分电路Sm是通过对基于差分电路Km+1的第一磁梯度与基于差分电路Km的第一磁梯度的差分进行运算而求出与基于差分电路Kn的第一磁梯度不同的新的第一磁梯度的电路。
传感器阵列11经由未图示的14频道的输出端口而一并输出差分电路Kn的差分运算值即第一磁梯度。检测单元12与实施例1同样地具备数据区域M1～M14。检测单元12将传感器阵列11一并输出的14频道的第一磁梯度随时储存于数据区域M1～M14，并生成以频道为单位的系列数据。
关于该以频道为单位的系列数据，检测单元12与实施例1同样地应用基于高通滤波器的滤波处理，将作为滤波处理的输出的滤波输出值储存于数据区域H1～H14。而且，检测单元12执行将数据区域H1～H14所储存的滤波输出值作为输入值的标记检测处理，并检测磁性标记的有无等。
需要说明的是，当计算两个磁传感器的磁测量值的差分(基于上述的差分电路Kn的第一磁梯度)时，将10mm～50mm左右的狭窄间隔的两个磁传感器作为对象即可。然而，当想要以例如30mm这样的狭窄间隔在车宽方向上排列磁传感器而实现1m宽度的传感器阵列11时，在车宽方向的各行需要(1m÷30mm)＝约33个磁传感器。在沿行进方向设置两行上述那样的磁传感器的排列的情况下，在传感器阵列11整体中需要2倍的约66个磁传感器。另一方面，如本例那样，若将行进方向的磁传感器的间隔设定为30mm而将车宽方向的间隔设定为70mm，则能够减少传感器阵列11所需要的磁传感器的个数，能够利用(1m÷70mm)＝约14个的2倍的约28个磁传感器来构成传感器阵列11。
需要说明的是，除此以外的结构以及作用效果与实施例1相同。
以上，虽然按照实施例而详细说明了本发明的具体例，但这些具体例只不过公开了权利要求书所包含的技术的一例。不应由具体例的结构、数值等来限定性地解释权利要求书是不言自明的。权利要求书包括利用公知技术、本领域技术人员的知识等对所述具体例进行各种变形、变更或者适当组合而成的技术。
附图标记说明
1 磁性标记检测装置
1S 磁性标记检测系统
10 磁性标记
100 车道
11 传感器阵列
12 检测单元
125 滤波处理电路
127 检测处理电路
5 车辆
Claims (5)
1.一种磁性标记检测方法，使用安装于车辆的至少两个以上的多个磁传感器而用于检测铺设于道路的磁性标记，其特征在于，
所述磁性标记检测方法包括：
梯度生成步骤，在该梯度生成步骤中，生成通过以所述多个磁传感器中的两个以上的磁传感器在相同的测量时机下取得的磁测量值为对象的一次或者两次以上的多次差分运算而能够计算出的第一磁梯度；以及
滤波处理步骤，在该滤波处理步骤中，针对取得作为对象的磁测量值的测量时机不同的所述第一磁梯度的差分即第二磁梯度以及所述第一磁梯度中的至少任一磁梯度在车辆的行进方向上的变化，实施用于抑制或者阻断至少低频成分的滤波处理而生成滤波输出值，
用于检测所述磁性标记的处理的输入数据的至少一部分是所述滤波输出值。
2.根据权利要求1所述的磁性标记检测方法，其特征在于，
所述多个磁传感器至少在车辆的车宽方向上排列，由所述梯度生成步骤生成的所述第一磁梯度的至少一部分是在所述车宽方向上排列的两个磁传感器的磁测量值的差分。
3.根据权利要求1或2所述的磁性标记检测方法，其特征在于，
所述多个磁传感器至少在所述行进方向上排列，由所述梯度生成步骤生成的所述第一磁梯度的至少一部分是在所述行进方向上排列的两个磁传感器的磁测量值的差分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁性标记检测方法，其特征在于，
根据车辆行进中的道路是机动车专用道路还是除此以外的普通道路，切换应用于所述滤波处理的滤波的频率特性。
5.一种磁性标记检测装置，其是为了检测铺设于道路的磁性标记而搭载于车辆的，其特征在于，
所述磁性标记检测装置具有：
至少两个以上的多个磁传感器；以及
检测所述磁性标记的检测机构，
该检测机构是构成为执行权利要求1至4中任一项所述的磁性标记检测方法的机构。
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