DE69810797T2

DE69810797T2 - Magnetische vorrichtung zum erfassen einer fahrzeugposition

Info

Publication number: DE69810797T2
Application number: DE69810797T
Authority: DE
Inventors: Hideki Fujii; Yoshinobu Honkura; Eiji Kako; Aki Watarai
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: EP1020707A1; CN1272174A; KR100374923B1; EP1020707A4; DE69810797D1; WO1999017079A1; US6336064B1; CN1117965C; EP1020707B1; KR20010024330A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine magnetische Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Fahrzeugs, die einen Seitenabweichungsabstand eines Fahrzeugs von der Mittellinie einer Straße durch Erfassung eines magnetischen Felds berechnet, das von an der Mittellinie der Straße angeordneten magnetischen Markiereinrichtungen erzeugt wird.

Hintergrund der Erfindung

Ein automatisches Antriebssystem wurde mit Hilfe verschiedener Ansätze untersucht. Die Prinzipien dieser Wege bestehen darin, dass ein Kabel mit einem Stromfluss durch eine Aufnahnespule erfasst wird, eine Figur durch eine Kamera analysiert wird, Funk unter Verwendung von Ultraschall verwendet wird, ein magnetisches Band durch einen magnetischen Sensor erfasst wird, usw.. Mit Ausnahme der magnetischen Verfahren sind diese Verfahren jedoch schwierig auf Fahrzeuge anzuwenden, die bei schlechtem Wetter (Regen, Schnee, Nebel usw.) auf einer Straße fahren. Die magnetischen Verfahren, bei welchen linear angeordnete Sensoren eine magnetische Linie erfassen, wird üblicherweise für ein automatisches Antriebssystem angewandt, das in einer Fabrik verwendet wird, es ist jedoch schwierig, Sensoren mit einer regelmäßigen Anordnung zum Führen von Fahrzeugen an Straßen auf Grund der hohen Geschwindigkeit und vertikaler Schwingung anzuwenden.
Das US-Patent Nr. 5347456 offenbart ein magnetisches Führungsverfahren für Fahrzeuge. Gemäß diesem Verfahren erfasst ein an einem Fahrzeug angebrachter magnetischer Sensor sowohl eine Vertikalkomponente als auch eine Transversalkomponente eines magnetischen Feldes und berechnet dann begleitet von der Korrektur der vertikalen Schwingung des Fahrzeugs aus diesen Daten einen Seitenabweichungsabstand, vgl. ebenso US-A-5 369 591.
Die Vertikalkomponente des magnetischen Feldes nimmt jedoch beträchtlich ab, wenn der magnetische Sensor in einer Höhe von mehr als 20 cm bis 25 cm vorgesehen ist. Somit ist der erfassbare Bereich des Seitenabweichungsabstands sehr schmal bei etwa 20 bis 25 cm. Dabei ist anzumerken, dass das magnetische Leitsystem nicht arbeitet, wenn ein Fahrzeug nicht in den Bereich innerhalb etwa 20 cm bis 25 cm von der Mitte der Straße eintritt.
Gewöhnlich wird ein Fahrzeug korrekt in einem Bereich von etwa 20 cm bis 25 cm von der Mittellinie der Straße geführt. Es bleibt jedoch das Problem, dass das Fahrzeug von der Mittellinie um mehr als 25 cm abweicht und außer Kontrolle gerät, wenn das Fahrzeug durch Brücken oder Tunnel fährt, da diese aus Stahlbeton hergestellt sind, die ein magnetisches Feld erzeugen. Das externe magnetische Feld ist lokal so stark wie das von magnetischen Markiereinrichtungen erzeugte magnetische Feld. Dabei bedeutet der Ausdruck "extern" alle Dinge außer den magnetischen Markiereinrichtungen.
Beispielsweise fährt ein Fahrzeug 20 cm entfernt von der mittleren Linie nach rechts. Dabei erfasst der magnetische Sensor des Fahrzeugs die nach rechts gerichtete Komponente des magnetischen Feldes, das von an der mittleren Linie angeordneten magnetischen Markiereinrichtung erzeugt wird. Ist die nach links gerichtete Komponente des externen magnetischen Feldes größer als die nach rechts gerichtete Komponente des von den Markiereinrichtungen erzeugten magnetischen Feldes, führt der Computer eine Fehleinschätzung durch, dass das Fahrzeug auf der linken Seite der Fahrbahn fährt. Auf Grund dieser Fehleinschätzung führt der Computer das Fahrzeug nach rechts.
Die magnetischen Markiereinrichtungen sind entlang der Mittellinie mit einem Abstand von 2 m angeordnet. Es tritt jedoch der Fall auf, dass das Fahrzeug mit einem Abstand von etwa 25 cm von der Mittellinie abweicht, während es sich bei einem Abstand von 1 m befindet. In diesem ungewünschten Fall gerät das Führungssystem leicht außer Kontrolle. Dabei wird angenommen, dass der maximale Lenkwinkel 5º, die Fahrzeugbreite 1,7 zu und die Fahrbahnbreite 3,5 m beträgt.
Bei diesen vorstehenden Annahmen beträgt der maximale Abstand zwischen der magnetischen Markiereinrichtung und dem magnetischen Sensor etwa 0,9 m. Hat das magnetische Führungssystem einen erfassbaren Bereich von etwa 1 m, kann der magnetische Sensor die magnetische Markiereinrichtung immer erfassen, wenn das Fahrzeug sich auf der Fahrbahn befindet. D. h., dass das System das Fahrzeug sicher und korrekt zu der Mittellinie hin führt. Jedoch weist das vorstehend angeführte System einen erfassbaren Bereich von lediglich etwa 25 cm auf. Dieser Bereich ist unzureichend.
Darüberhinaus ändert sich beim Befahren einer Kurve ein Seitenabweichungsabstand bei jeder magnetischen Markiereinrichtung. Dabei ist es notwendig, den Abweichungsabstand von der Mittellinie zu erfassen, während ein Fahrzeug sich bei 2 m befindet. Darüberhinaus verwendet das vorstehend angeführte System ein derart komplexes Verfahren zur Berechnung der Position des Fahrzeugs, dass das System lange zur Identifizierung der Position des Fahrzeugs benötigt.
Es ist wünschenswert, dass der Abstand von magnetischen Markiereinrichtungen kürzer als 2 m ist. Um dieses Problem zu lösen, wird ein neues magnetisches Führungssystem erwartet. Es muss imstande sein, den Seitenabweichungsabstand ungeachtet des 2 m-Abstands für die Markiereinrichtungen mit hoher Genauigkeit auf einfache Weise zu erfassen.
Die Erfindung dient zur Lösung des vorstehenden Problems. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer magnetischen Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs, die den Seitenabweichungsabstand von einer Mittellinie mit einem weiten erfassbaren Bereich, hoher Genauigkeit und kurzer Ansprechzeit erfassen kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Zur Lösung des Problems haben die Erfinder ein neues Verfahren zur Verbesserung der Fähigkeit des Sensors zum Halten einer Position eines Fahrzeugs auf der Mittellinie und zur Ausdehnung des erfassbaren Bereichs des Sensors für den Seitenabweichungsabstand von 25 cm auf 1 m ermittelt. Der erfassbare Bereich wird viermal größer. Das Verfahren ist durch das Erfassen der Längskomponente des magnetischen Felds gekennzeichnet. Die Längskomponente steht für entlang der Fahrbahn. Darüberhinaus wird bevorzugt, 3 Komponenten des magnetischen Feldes zu erfassen. Die 3 Komponenten entsprechen der Längskomponente, der Vertikalkomponente und der Transversalkomponente. Wird der Seitenabweichungsabstand zwischen dem Sensor und der Markiereinrichtung größer als 25 cm infolge der durch ein externes magnetisches Feld eingebrachten Fehleinschätzung, führt das System das Fahrzeug bei dem Verfahren sicher und korrekt zu der Mittellinie und bringt das Fahrzeug an die mittlere Position der Fahrbahn zurück.
Die nachstehenden Abschnitte entsprechen Einzelheiten bzw. Details der Erfindung.
Eine magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs erfasst einen Seitenabweichungsabstand zwischen dem Fahrzeug und der Mittellinie (korrekt zwischen dem magnetischen Sensor und den magnetischen Markiereinrichtungen) unter Verwendung des gemessenen Werts für die Longitudinalkomponente des magnetischen Felds.
Wie im weiteren angeführt arbeitet die gewürdigte magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position des Fahrzeugs mittels dieses Systems wahrheitsgetreu. Die Vorrichtung kann den Seitenabweichungsabstand im Vergleich zu der bekannten Vorrichtung mit einem großen erfassbaren Bereich erfassen, die die Longitudinalkomponente nicht erfasst, aber die weiteren Komponenten des magnetischen Feldes erfasst.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenabweichungsabstand unter Verwendung der größten Änderung der Longitudinalkomponente des magnetischen Felds erfasst wird.
Dabei entspricht die größte Änderung der Differenz zwischen dem maximalen Ausgangssignal und dem minimalen. Ausgangssignal des magnetischen Sensors, der die Longitudinalkomponente des magnetischen Feldes erfasst. Die größte Abweichung hängt von dem Seitenabweichungsabstand ab.
Das Verfahren ermöglicht eine genaue Erfassung des Seitenabweichungsabstands.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs ist durch das Erfassen des Seitenabweichungsabstands unter Verwendung eines Werts Lx gekennzeichnet. Dabei ist der Wert Lx als der Abstand definiert, der durch Multiplizieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Zeitdauer von dem Zeitpunkt des Minusspitzenwerts zu dem Zeitpunkt des Plusspitzenwerts eines Bx-Ausgangssignals erlangt wird. Der Zeitpunkt für den Plusspitzenwert oder den Minusspitzenwert bedeutet den Zeitpunkt zur Erlangung jeweils des maximalen oder minimalen Ausgangssignals des magnetischen Sensors. Der Wert Lx ist von dem Seitenabweichungsabstand abhängig. Das Verfahren ermöglicht eine genaue Erfassung des Seitenabweichungsabstands.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs ist durch das Erfassen des Seitenabweichungsabstands unter Verwendung dreier Komponenten des magnetischen Felds gekennzeichnet. Die vorstehenden 3 Komponenten werden durch den magnetischen Vertikalsensor, den magnetischen Transversalsensor und den magnetischen Longitudinalsensor erfasst. Das Verfahren ermöglicht eine noch genauere Erfassung des Seitenabweichungsabstands, wenn der Seitenabweichungsabstand gering ist. Mit anderen Worten erfasst der magnetische Vertikalsensor die zu der Fahrbahnebene senkrechte Komponente und erfasst der magnetische Transversalsensor die Komponente parallel zu der nach rechts und links verlaufenden Richtung des Fahrzeugs.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Fahrzeugs ist durch das Erfassen des Seitenabweichungsabstands unter Verwendung der vertikalen und der transversalen Komponente gekennzeichnet, die in dem Moment gemessen werden, wenn die Longitudinalkomponente von Plus auf Minus umkehrt. Das Verfahren ermöglicht eine genaue Erfassung des Seitenabweichungsabstands.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Fahrzeugs ist durch das Erfassen des Seitenabweichungsabstands unter Verwendung von Spitzenwerten oder Mittelwerten der Vertikalkomponente und der Transversalkomponente gekennzeichnet. Dabei ist der Mittelwert als Mittelwert der Spitzenwerte und der Werte in dem Moment gekennzeichnet, wenn die Longitudinalkomponente von Plus nach Minus umkehrt. Das Verfahren ermöglicht eine genaue Erfassung des Seitenabweichungsabstands.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Fahrzeugs ist durch das Erfassen des Seitenabweichungsabstands unter Verwendung von drei verschiedenen Kombinationen dreier Komponenten gemäß dem Seitenabweichungsabstand gekennzeichnet.
Ist der Seitenabweichungsabstand groß, werden sowohl die Longitudinalkomponente als auch die Vertikalkomponente verwendet. Die Longitudinalkomponente liefert den Seitenabweichungsabstand und die Transversalkomponente gibt an, ob das Fahrzeug auf der linken oder der rechten Seite fährt.
Ist der Seitenabweichungsabstand in einem mittleren Bereich, werden sowohl die Longitudinalkomponente als auch die Vertikalkomponente in gleichartiger Weise begleitet von der Korrektur der Vertikalschwingung verwendet.
Ist der Seitenabweichungsabstand gering, werden sowohl die Transversalkomponente als auch die Vertikalkomponente verwendet. Der Seitenabweichungsabstand wird begleitet von der Korrektur der Vertikalschwingung durch beide Komponenten erlangt und die Transversalkomponente zeigt an, ob das Fahrzeug auf der linken oder der rechten Seite fährt.
Das Verfahren ermöglicht eine genaue Erfassung des Seitenabweichungsabstands mit einem weiten erfassbaren Bereich. Ist im einzelnen der Seitenabweichungsabstand groß, kann das Verfahren die Genauigkeit der Erfassung verbessern.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Fahrzeugs ist durch die Verwendung von Frequenzbändern des Signals von magnetischen Markiereinrichtungen gekennzeichnet, womit weitere Frequenzbänder mit Rauschen eliminiert werden. Die Genauigkeit der Erfassung kann somit verbessert werden.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Fahrzeugs ist durch die Berechnung der Longitudinalposition einer magnetischen Markiereinrichtung aus dem Ausgangssignal des magnetischen Longitudinalsensors gekennzeichnet. Das Verfahren ermöglicht eine genaue Erfassung der Longitudinalposition einer magnetischen Markiereinrichtung.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Fahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Longitudinalposition einer magnetischen Markiereinrichtung aus drei erfassten Spitzenwerten dreier Komponenten, d. h., aus einer Longitudinalkomponente, einer Transversalkomponente und einer Vertikalkomponente berechnet wird.
Danach berechnet die Vorrichtung einen mittleren Punkt zwischen einer gegenwärtigen Markiereinrichtung, die in diesem Moment passiert wird, und einer nachfolgenden Markiereinrichtung mit berechneten Positionen einiger vorhergehender Markiereinrichtungen. Aus der Größe des magnetischen Feldes an diesem mittleren Punkt berechnet die Vorrichtung einen Pegel eines magnetischen Hintergrundfelds ausgenommen des magnetischen Feldes von den magnetischen Markiereinrichtungen (das magnetische Signalfeld), im einzelnen erfasst sie einen Pegel des externen magnetischen Feldes mit einer langen Periode. Danach leitet die Vorrichtung das magnetische Signalfeld von den durch den magnetischen Sensor erfassten Werten durch Subtrahieren des magnetischen Hintergrundfeldes ab.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs ist durch ein Verfahren zum Eliminieren von Rauschen gekennzeichnet, das von einem externen magnetischen Feld mit einer kurzen Periode erzeugt wird. Die Rauschart kann eliminiert werden, indem sowohl Werte des Seitenabweichungsabstands, der aus der zu dieser Zeit passierten gegenwärtigen Markiereinrichtung hergeleitet ist, und des mittleren Abstand verwendet werden, die von einigen fortlaufend vorhergehenden magnetischen Markiereinrichtungen hergeleitet sind. Das Verfahren kann die Genauigkeit der Erfassung verbessern.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs ist durch Ausstatten der Einrichtung zur Erfassung einer Information über die Straße mit verschiedenen Konfigurationen von magnetischen Markiereinrichtungen gekennzeichnet. Das Verfahren macht die Vorrichtung multifunktional. Beispielsweise informiert die Vorrichtung bei dichtem Nebel den Fahrer über die Unebenheit, eine Kurve und eine Anstiegsrate einer Straße.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs ist durch Ausstatten der Einrichtung zur Berechnung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit der Zeitdauer zum Durchlaufen des Abstands zwischen benachbarten magnetischen Markiereinrichtungen gekennzeichnet. Das Verfahren ermöglicht die Erfassung einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs ohne Hinzufügung des Geschwindigkeitssensors.
Die magnetische Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeugs ist durch eine Lenksteuerung mit dem hergeleiteten Seitenabweichungsabstand gekennzeichnet.
Das Verfahren ermöglicht ein automatisches Fahren in sicherer und komfortabler Weise.
(Betrachtung des Prinzips zur Berechnung des Seitenabweichungsabstands durch Verwendung des dreidimensionalen magnetischen Sensors).

Erfassungsverfahren (1) - Verfahren zur Erfassung eines geringen Seitenabweichungsabstands.

Das Verfahren verwendet die Vertikalkomponente des magnetischen Feldes Bz, wenn der Seitenabweichungsabstand gering ist (beispielsweise innerhalb von 25 cm). Da die Ausgabe von Bz nahe der Mitte der magnetischen Markiereinrichtung viel größer als die der weiteren zwei Komponenten ist, und stark mit dem Anstieg des Seitenabweichungsabstands abfällt, ermöglicht das Verfahren die Messung eines Seitenabweichungsabstands mit einer Genauigkeit von etwa 2 cm. Darüberhinaus gibt die Transversalkomponente des magnetischen Feldes By an, ob das Fahrzeug auf der linken Seite oder der rechten Seite einer Fahrbahn fährt, da die By-Ausgangsspannung des magnetischen Sensors auf der linken Seite von einer magnetischen Markiereinrichtung ein unterschiedliches Vorzeichen im Vergleich zu dem des magnetischen Sensors auf der rechten Seite von einer magnetischen Markiereinrichtung zeigt.
Ist es notwendig, den Einfluss der Höhe des magnetischen Sensors zu korrigieren, wird das in Fig. 6 gezeigte Kennfeld zur Berechnung eines Seitenabweichungsabstands verwendet. Das Kennfeld ist aus dem Vertikalkomponentenmaximum des magnetischen Feldes (nachstehend als Bzmax bezeichnet) und dem Transversalkomponentenmaximum des magnetischen Feldes (nachstehend als Bymax bezeichnet) zusammengesetzt, wobei zwei Parameter verwendet werden, d. h., die Höhe des magnetischen Sensors und der Seitenabweichungsabstand.
Dabei wird bei jedem Seitenabweichungsabstand der Maximalwert von Bz in dem Moment erlangt, wenn der magnetische Sensor über oder querab zu der magnetischen Markiereinrichtung sich befindet. Wie vorstehend angeführt entspricht Bz der Vertikalkomponente des magnetischen Feldes und entspricht By der Transversalkomponente des magnetischen Feldes.
Der Seitenabweichungsabstand kann direkt durch Verwendung des in Fig. 5 gezeigten Kennfelds berechnet werden. Der Seitenabweichungsabstand kann ebenso durch Verwendung einer einfachen Gleichung berechnet werden, die aus einem 1-zu-1-Bezug zwischen einem Seitenabweichungsabstand und einem Verhältnis von Bzmax zu Bymax gemäß der Darstellung von Fig. 7 hergeleitet ist.

Erfassungsverfahren (2) - Verfahren zur Erfassung eines mittleren Seitenabweichungsabstands.

Das Verfahren verwendet die Transversalkomponente des magnetischen Feldes By und die Longitudinalkomponente des magnetischen Feldes Bx, wenn ein Seitenabweichungsabstand in einem mittleren Bereich von etwa 25 cm bis 50 cm liegt.
Das Ausgangssignal der Transversalkomponente des magnetischen Feldes By weist eine 1-zu-1-Übereinstimmung zu dem Seitenabweichungsabstand für den Fall auf, dass der Seitenabweichungsabstand über 10 cm beträgt. Darüberhinaus teilt sich die Transversalkomponente des magnetischen Feldes By in einem langen und breiten Bereich. Die Verwendung der Transversalkomponente ermöglicht die Messung eines Seitenabweichungsabstands mit einer Genauigkeit von 4 cm. Jedoch ist es schwierig, die Transversalkomponente des von der magnetischen Markiereinrichtung erzeugten magnetischen Felds von, der Transversalkomponente des externen magnetischen Felds zu unterscheiden. Der Grund liegt darin, dass das letztgenannte Rauschen mit dem erstgenannten Signal interferiert bzw. sich überlagert, und das Vorzeichen des By-Ausgangssignals vor und nach Passage einer magnetischen Markiereinrichtung durch ein Fahrzeug beibehalten wird.
Obwohl die Longitudinalkomponente des magnetischen Feldes Bx sich ebenso in einem langen und weiten Bereich teilt, ändert sich andererseits das Vorzeichen des Ausgangssignal vor und nach der Passage einer magnetischen Markiereinrichtung durch ein Fahrzeug. Somit ist es einfach, die Longitudinalkomponente des magnetischen Feldes von magnetischen Markiereinrichtungen von der Longitudinalkomponente des externen magnetischen Feldes zu unterscheiden. Daher ist es geeignet, die Werte Bx und By zur Messung eines Seitenabweichungsabstands von 25 cm bis 50 cm zu kombinieren.
Wenn es notwendig ist, den Einfluss der Höhe des magnetischen Sensors zu beseitigen, wird das Kennfeld gemäß der Darstellung von Fig. 8 verwendet. Die Koordinaten der Punkte in dem Kennfeld für Bxmax und Bymax zeigen beide Werte einer Höhe des magnetischen Sensors und eines Seitenabweichungsabstands. Unter Verwendung des Kennfelds wird ein Seitenabweichungsabstand mit einer Korrektur der erlangten Höhe des magnetischen Sensors berechnet. Darüberhinaus kann ein Seitenabweichungsabstand direkt aus dem Kennfeld gemäß der Darstellung von Fig. 8 erlangt werden und kann durch Verwendung einer einfachen Gleichung berechnet werden, die aus einem 1-zu-1-Bezug zwischen einem Seitenabweichungsabstand und einem Verhältnis von Bxmax und Bymax gemäß der Darstellung von Fig. 9 erlangt wird.

Erfassungsverfahren (3) - Verfahren zur Erfassung eines großen Seitenabweichungsabstands.

Das Verfahren verwendet die Transversalkomponente des magnetischen Feldes By und die Longitudinalkomponente des magnetischen Feldes Bx für den Fall eines großen Seitenabweichungsabstands von 50 cm bis 100 cm. Das Verfahren kann einen genauen Seitenabweichungsabstand erlangen, indem der Longitudinalabstand zwischen dem Bx- Maximalpunkt und dem Bx-Minimalpunkt berechnet wird, wie es in Fig. 10 und Fig. 24 dargestellt ist. Dabei steht der Bx-Maximalpunkt und der Bx-Minimalpunkt für die Punkte, bei welchen Bx jeweils einen maximalen und einen minimalen Wert zeigt. Dabei wird aus dem Vorzeichen der Transversalkomponente des magnetischen Feldes By beurteilt, ob das Fahrzeug auf der linken oder der rechten Seite von der Mittellinie der Straße fährt. Das Verfahren vernachlässigt den Einfluss der Höhe des magnetischen Sensors. Nochmals wiederholt steht Bx für die Longitudinalkomponente des magnetischen Feldes und steht By für die Transversalkomponente des magnetischen Feldes. Dabei ist anzuführen, dass Fig. 10 aus einer Computersimulation erlangt ist und dass Fig. 24 aus einem Experiment erlangt ist. Die Annahme für die Simulation und das Experiment besteht darin, dass die magnetische Markiereinrichtung einen Durchmesser von 100 mm und eine Dicke von 5 mm hat und bei 250 mm von der oberen Fläche des magnetischen Sensors angeordnet ist.

Erfassungsverfahren (4) - Weiteres Verfahren zur Erfassung eines großen Seitenabweichungsabstands.

Das Verfahren kann einen Seitenabweichungsabstand erlangen, indem ein Kennfeld (vgl. Fig. 25) verwendet wird, das die Beziehung zwischen einem berechneten Wert Bxmax und einem Seitenabweichungsabstand für einen großen Seitenabweichungsabstand von 30 bis 40 cm bis 100 cm angibt. Dabei ist Bxmax als Abstand zwischen dem Maximalwert von Bx und dem Minimalwert von Bx definiert. Gemäß der Darstellung von Fig. 25 ist Bxmax lediglich geringfügig abhängig von der Höhe des magnetischen Sensors hinsichtlich des Seitenabweichungsabstands. Daher wird der Seitenabweichungsabstand genau und schnell ohne Korrektur des Einflusses der Höhe des magnetischen Sensors berechnet. Dabei ist anzuführen, dass gleichartig zu dem Verfahren (3) aus dem Vorzeichen der Transversalkomponente des magnetischen Feldes By beurteilt wird, ob das Fahrzeug auf der linken oder der rechten Seite von der Mittellinie der Straße fährt.
Ist der Seitenabweichungsabstand groß, kann das Verfahren (4) einen Seitenabweichungsabstand durch Verwenden von Bxmax mit einer größeren Genauigkeit im Vergleich zu dem Verfahren (3) erfassen, indem es den Longitudinalabstand zwischen dem Bx-Maximalpunkt und dem Bx-Minimalpunkt zeigt.
Das Ausgangssignal Bxmax ist jedoch deutlich von der Höhe des magnetischen Sensors abhängig, wenn der Seitenabweichungsabstand innerhalb von 30 cm liegt, wie es gemäß Fig. 25 dargestellt ist. Daher erfordert in diesem Bereich das Verfahren (4) zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands durch Verwendung von Bxmax die Korrektur, den Einfluss der Höhe des magnetischen Sensors zu beseitigen. Somit ist es möglich, ein passendes Verfahren unter den Verfahren (1) NH bis zum Verfahren (3) zur Erfassung eines nicht großen Seitenabweichungsabstands und eines angepassten Verfahrens (4) zur Erfassung eines großen Seitenabweichungsabstands auszuwählen.

Weiteres Erfassungsverfahren (5)

Darüberhinaus ist es möglich, den Seitenabweichungsabstand aus der Transversalkomponente des magnetischen Feldes By grob zu berechnen. In diesem Fall wird der Einfluss der vertikalen Schwingung des magnetischen Sensors vernachlässigt. Es ist möglich, Bx oder By zur Erfassung des Seitenabweichungsabstands gemäß den jeweiligen Umständen auszuwählen. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit zur Verwendung des Mittelwerts zweier erfasster Seitenabweichungsabstände. Ein Abstand ist durch Verwendung von Bx erfasst und der weitere Abstand ist durch Verwendung von By erfasst.
Es wird jedoch bevorzugt, Bxmax und nicht By zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands zu verwenden. Dabei entspricht Bxmax dem Abstand zwischen dem Maximalwert von Bx zu dem Minimalwert von Bx. Der Grund liegt darin, dass das von der magnetischen Markiereinrichtung erzeugte magnetische Feld mit dem externen magnetischen Feld überlappt und die Verwendung von Bx eine leichte Trennung des Erstgenannten von dem Letztgenannten ermöglicht. Mit anderen Worten ist es schwierig, das Erstgenannte von dem Letztgenannten durch Verwendung von By zu trennen.

(Hinweis auf das Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs zu der Mittellinie einer Straße)

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs zu der Mittellinie erläutert.
Wie vorstehend angeführt arbeitet das bekannte System nicht, wenn ein Fahrzeug nicht in dem Bereich innerhalb von 25 cm von der Mittellinie eintritt. Mit anderen Worten kann das vorliegende Verfahren unter Verwendung der Änderung von Bx ein Fahrzeug von jeder Position führen.
Dabei sind 3 Verfahren zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands vorhanden. Ein Verfahren verwendet nur Bx. Ein weiteres verwendet sowohl Bx und By. Das weitere verwendet sowohl Bz und By. Die Auswahl eines geeigneten Verfahrens unter den drei Verfahren ermöglicht eine genaue Erfassung eines Seitenabweichungsabstands, jeweils unter der Bedingung, dass ein Seitenabweichungsabstand gering, mittel und groß ist.
Beispielsweise ist ein Seitenabweichungsabstand von der Mittellinie zwischen 50 und 100 cm, wenn ein Fahrzeug die Magnetführungsfahrbahn erreicht. Somit wird der Seitenabweichungsabstand mit dem Verfahren (3) unter Verwendung von Bx und By erfasst.
Fällt infolge des Führungsvorgangs mit dem Verfahren (3) der Seitenabweichungsabstand, wird danach ein Seitenabweichungsabstand mit dem Verfahren (2) unter Verwendung von Bx und By erfasst und das Fahrzeug wird gemäß dem erfassten Seitenabweichungsabstand zu der Mittellinie geführt.
Ist ein Seitenabweichungsabstand weiter verringert, wird ein Seitenabweichungsabstand ferner genau mit dem Verfahren (1) unter Verwendung von Bx, By und Bz erfasst.
Selbst wenn der Seitenabweichungsabstand größer als 25 cm wird, können die vorstehend angeführten Verfahren ein Fahrzeug zu der Mittellinie führen, bevor ein. Fahrzeug die Straße verläßt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Vogelschauansicht zur Veranschaulichung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens, das bei der magnetischen Vorrichtung zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands verwendet wird.
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht zur Veranschaulichung der Anordnung eines magnetischen Sensors 1 und einer magnetischen Markiereinrichtung 3.
Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und der Vertikalkomponente des magnetischen Felds.
Fig. 4 zeigt eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und der Transversalkomponente des magnetischen Felds.
Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und der Longitudinalkomponente des magnetischen Felds.
Fig. 6 zeigt die Linie, auf welcher ein Seitenabweichungsabstand auf einem zweidimensionalen virtuellen aus By und Bz zusammengesetzten Raum konstant ist. Die Figur wird für den Fall verwendet, dass ein Seitenabweichungsabstand innerhalb von 25 cm liegt.
Fig. 7 zeigt eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und dem Verhältnis von Bz zu By.
Fig. 8 zeigt die Linie, an welcher ein Seitenabweichungsabstand in einem aus Bz und Bxmax zusammengesetzten zweidimensionalen virtuellen Raum konstant ist. Die Figur wird für den Fall verwendet, dass ein Seitenabweichungsabstand von 25 cm bis 50 cm reicht.
Fig. 9 zeigt eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und dem Verhältnis von Bxmax zu Bymax.
Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Lx. Wie vorstehend angeführt ist Lx als Abstand definiert, der erlangt wird, indem eine Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Zeitdauer von dem Zeitpunkt eines Minusspitzenwerts bis zu dem Zeitpunkt eines Plusspitzenwerts für ein Signal des magnetischen Sensors multipliziert wird. Die Figur wird für den Fall verwendet, dass ein Seitenabweichungsabstand von 50 cm bis 100 cm vorliegt.
Fig. 11 zeigt das Ergebnis einer Messung einer Beziehung zwischen dem Seitenabweichungsabstand und Bz. Bz entspricht der Vertikalkomponente des magnetischen Felds.
Fig. 12 zeigt das Ergebnis einer Messung der Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Bxmax für den Fall eines Seitenabweichungsabstands von 0 bis 1000 mm. Wie vorstehend angeführt ist Bxmax als Abstand zwischen dem Maximalwert von Bx und dem Minimalwert von Bx definiert.
Fig. 13 zeigt das Ergebnis einer Messung der Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Bxmax für den Fall eines Seitenabweichungsabstands von 400 mm bis 1000 'tun.
Fig. 14 zeigt das Ergebnis einer Messung der Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und By für den Fall eines Seitenabweichungsabstands von 0 bis 1000 mm. By entspricht der Transversalkomponente des magnetischen Felds.
Fig. 15 zeigt das Ergebnis einer Messung der Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und By für den Fall eines Seitenabweichungsabstands von 400 mm bis 1000 mm.
Fig. 16 zeigt die Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und von drei Ausgangsspannungen dreier magnetischer Sensoren für den Moment, wenn ein Fahrzeug über eine magnetische Markiereinrichtung fährt. Die drei Sensoren erfassen jeweils Bx, By und Bz.
Fig. 17 ist die erste Hälfte eines Flussdiagramms zur Veranschaulichung der durch den Computer 2 in Beispiel (1) verwendeten Programmsteuerung.
Fig. 18 ist die zweite Hälfte des Flussdiagramms zur Veranschaulichung der durch den Computer 2 in Beispiel (1) verwendeten Programmsteuerung.
Fig. 19 ist die erste Hälfte eines Flussdiagramms zur Veranschaulichung einer durch den Computer 2 in Beispiel (1) veränderten verwendeten Programmsteuerung.
Fig. 20 ist die zweite Hälfte des Flussdiagramms zur Veranschaulichung der durch den Computer 2 in Beispiel (1) verwendeten geänderten Programmsteuerung.
Fig. 21 zeigt Ausgangssignale dreier magnetischer Sensoren für den Fall, dass ein Fahrzeug unter Beibehaltung eines Seitenabweichungsabstands von 20 cm nach rechts fährt.
Fig. 22 zeigt Ausgangssignale dreier magnetischer Sensoren für den Fall, dass ein Fährzeug entlang der Mittellinie fährt.
Fig. 23 zeigt Ausgangssignale dreier magnetischer Sensoren für den Fall, dass ein Fahrzeug unter Beibehaltung eines Seitenabweichungsabstands von 20 cm nach links fährt.
Fig. 24 zeigt die Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Lx, welche in dem Experiment erlangt ist.
Fig. 25 zeigt eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Bxmax, welche in dem Experiment erlangt wird. Wie vorstehend definiert ist Bxmax als Abstand zwischen dem Maximalwert von Bx und dem Minimalwert von Bx definiert.
Fig. 26 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Erfassen eines Seitenabweichungsabstands in einem Beispiel (2).

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Der Aufbau und Charakteristiken der vorstehend angeführten Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die angeführten Beispiele erläutert.

Beispiel (1)

Ein Beispiel der magnetischen Vorrichtung zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands eines Fahrzeugs wird nachstehend erläutert. Dabei ist die Vorrichtung zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands mit einem dreidimensionalen magnetischen Sensor ausgestattet, der aus drei magnetischen Sensoren besteht, die jeweils die longitudinale, die transversale und die vertikale Komponente des magnetischen Felds erfassen.

(Aufbau der Vorrichtung)

Der Aufbau der magnetischen Vorrichtung zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands eines Fahrzeugs wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.
Die Vorrichtung ist aus dem an der unteren Fläche bzw. der Bodenfläche des Fahrzeugfrontabschnitts angeordneten dreidimentionalen magnetischen Sensor 1 und einem an einem Fahrzeug angeordneten Computer 2 zusammengesetzt. Der Computer 2 berechnet einen Seitenabweichungsabstand durch Verwendung des Ausgangssignals des dreidimensionalen magnetischen Sensors 1. Der dreidimensionale magnetische Sensor 1 ist aus den drei magnetischen Sensoren zusammengesetzt. Ein Sensor entspricht dem vertikalen magnetischen Sensor 11 zur Erfassung der vertikalen Komponente des magnetischen Felds. Ein weiterer Sensor entspricht dem magnetischen Transversalsensor 12 zur Erfassung der Transversalkomponente. Der weitere Sensor entspricht dem magnetischen Longitudinalsensor zur Erfassung der Longitudinalkomponente. Der dreidimensionale magnetische Sensor 1 ist in einer Höhe von 25 cm von der Oberfläche der Straße gemäß der Darstellung von Fig. 2 angeordnet.
Magnetische Markiereinrichtungen 3 sind entlang der Mittellinie mit einem konstanten Abstand bzw. Intervall (beispielsweise 2 m) angeordnet. Die magnetische Markiereinrichtung 3 entspricht einer aus einem Permanentmagneten hergestellten Platte, die einen Durchmesser von 100 mn und eine Dicke von etwa 5 mm aufweist. Das maximale Energieprodukt bzw. Energieerzeugnis des Magneten entspricht etwa 16000 J/m³. Die Oberfläche einer magnetischen Markiereinrichtung 3 ist als Monopol (beispielsweise Nordpol) magnetisiert.

(Verteilung des magnetischen Felds um eine magnetische Markiereinrichtung 3)

Die Verteilung des magnetischen Felds um eine magnetische Markiereinrichtung 3 wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 5 erläutert, wobei die Werte Bx, By und Bz in G (Gauss) dargestellt sind, d. h. 0,0001 T (Tesla).
Der Bezug zwischen einem Seitenabweichungsabstand und einer Bz-Erfassungskomponente des magnetischen Felds ist in Fig. 3 gezeigt. In gleichartiger Weise ist die Beziehung für By und Bz jeweils in Fig. 4 und 5 gezeigt. Dabei entspricht die Position des magnetischen Sensors einer Höhe von 25 cm.
Die Bz-Verteilung ist durch einen scharten Spitzenwert über einer magnetischen Markiereinrichtung 3, einer schmalen Verbreiterung über 25 cm und einer beidseitigen Symmetrie gemäß der Darstellung von Fig. 3 gekennzeichnet. Mit anderen Worten wird ein Bz-Signal erlangt, wenn ein Seitenabweichungsabstand innerhalb von 25 cm liegt, insbesondere nahe der Mittellinie, jedoch fällt das Bz-Signal deutlich ab, wenn ein Seitenabweichungsabstand größer als 25 cm ist.
Die Verwendung beispielsweise des vertikalen magnetischen Sensors 11, der eine komplette Skalierung von 0,0005 T und eine Empfindlichkeit von 0,00001 T aufweist, ermöglicht die Messung eines Seitenabweichungsabstands von 0 bis 250 mm mit einer Genauigkeit von 20 mm (siehe Fig. 3). Ein erfasster Wert von Bz in dem Moment, wenn ein Fahrzeug über eine magnetische Markiereinrichtung fährt, entspricht einem Seitenabweichungsabstand. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, das Vorzeichen des Ausgangssignals des magnetischen Transversalsensors 12 zur Beurteilung zu verwenden, ob das Fahrzeug auf der linken Seite oder der rechten Seite der Mittellinie fährt.
Der Wert von By ist 0 unmittelbar über der Mitte einer magnetischen Markiereinrichtung 3. Die By-Verteilung ist durch einen Spitzenwert bei 15 cm von der Mittellinie, einer weiten Verbreiterung bis nahe 1 m und einer ungeraden funktionalen Verteilung gekennzeichnet, wie es gemäß Fig. 4 dargestellt ist. Ein erfasster Wert von By in dem Moment, wenn ein Fahrzeug über eine magnetische Markiereinrichtung fährt, entspricht einem Seitenabweichungsabstand. By weist einen erfassbaren Bereich bis 1 m auf. Das Vorzeichen des By- Ausgangssignals kann zur Beurteilung verwendet werden, ob das Fahrzeug auf der linken Seite oder der rechten Seite der Mittellinie fährt. Jedoch ist es unmöglich, einen Seitenabweichungsabstand durch das By-Ausgangssignal zu identifizieren, da das By-Ausgangssignal nicht eine 1-zu- 1-Beziehung zu einem Seitenabweichungsabstand aufweist.
Eine Verwendung beispielsweise des magnetischen Transversalsensors 12, der eine vollständige Skalierung von 0,00017 T und eine Empfindlichkeit von 0,0000024 T aufweist, ermöglicht die Messung eines Seitenabweichungsabstands von 250 bis 500 mm (vgl. Fig. 4).
Darüber hinaus zeigt die Verteilung von Bx einen gleichartigen Verlauf wie die Verteilung von By mit Ausnahme der Richtung auf Grund der axialen Symmetrie des von der magnetischen Markiereinrichtung erzeugten magnetischen Felds. Die Änderung des Bx-Ausgangssignals hinsichtlich der Zeit ist jedoch stark unterschiedlich zu der des By-Ausgangssignals. Aus der Charakteristik der Änderung des Bx-Ausgangssignals haben die Erfinder ermittelt, dass ein Seitenabweichungsabstand durch Verwendung einer Änderung von Bx erfasst werden kann, d. h. dass Lx und der Seitenabweichungsabstand eine lineare Beziehung haben. Wie vorstehend angeführt, definiert Lx den Abstand, der durch Multiplikation einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Zeitdistanz von dem Zeitpunkt eines Minusspitzenwerts bis zu dem Zeitpunkt eines Plusspitzenwerts des Bx-Ausgangssignals erlangt wird.
Die Verwendung beispielsweise eines Longitudinalsensors 13, der eine vollständige Skalierung von 0,00003 T und eine Empfindlichkeit von 0,000001 T aufweist, ermöglicht die Berechnung eines Seitenabweichungsabstands von 500 mm bis 1000 mm mit einer Genauigkeit von 100 mm mit einer einfachen Gleichung. Dabei kann der Seitenabweichungsabstand bis 1000 mm gemessen werden, jedoch wird die Erfassungsgenauigkeit höchstens 100 mm. Das einen Longitudinalsensor 13 verwendende Verfahren wird im weiteren im Detail erläutert.
Dabei ist anzumerken, dass zwischen Bxmax und dem Seitenabweichungsabstand keine 1-zu-1-Beziehung besteht. Die Beziehung zeigt ein weiteres Verfahren zur Verwendung von Bx. Dabei ist Bxmax als Abstand zwischen dem Maximalwert eines Bx-Ausgangssignals und dem Minimalwert eines Bx-Ausgangssignals definiert. Die Einzelheiten dieses Verfahrens werden ebenso nachstehend erläutert.
Die vorstehende Betrachtung unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis Fig. 5 ergibt das nachstehende Ergebnis. Ist ein Seitenabweichungsabstand geringer als 250 mm, wird eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Bz zur Berechnung eines Seitenabweichungsabstands verwendet. Ist ein Seitenabweichungsabstand größer als 250 mm, wird eine Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und By zur Berechnung eines Seitenabweichungsabstands verwendet. Ist ein Seitenabweichungsabstand über 500 mm, werden Verfahren zur Verwendung eines den größten erfassbaren Bereich der drei magnetischen Sensoren aufweisenden magnetischen Longitudinalsensors 13 zur Berechnung eines Seitenabweichungsabstands verwendet. In jedem Fall wird das Vorzeichen des By-Ausgangssignals zur Beurteilung verwendet, ob das Fahrzeug auf der linken Seite oder der rechten Seite hinsichtlich der Mittellinie fährt.
Natürlich ist es in jedem Fall möglich, einen Seitenabweichungsabstand nur durch Verwendung des Bx- Aus gangssignals von dem magnetischen Longitudinalsensors 13 zu erlangen. Das Verfahren liefert das bedeutendste Merkmal der Erfindung.

(Beispiel des Verfahrens zum Herleiten eines Seitenabweichungsabstands)

Ein Beispiel des Verfahrens zum Herleiten eines Seitenabweichungsabstands durch Verwenden dreier magnetischer Sensoren wird nachstehend erläutert. Dabei entsprechen jeweils Bx, By und Bz der longitudinalen, der transversalen und der vertikalen Komponente des magnetischen Felds.
Fährt zunächst ein Fahrzeug etwa mit einem Seitenabweichungsabstand von 80 bis 100 cm wird das Bx- Ausgangssignal erfasst und zeigt es zunächst ein Minusvorzeichen und erlangt einen Minusspitzenwert, einen Wert 0 und einen Plusspitzenwert und fällt nachfolgend auf einen Wert 0. In gleichartiger Weise wird das By- Ausgangssignal erfasst und es zeigt ein Plus- oder ein Minusvorzeichen, wenn das Fahrzeug jeweils auf der linken oder der rechten Seite der magnetischen Markiereinrichtung 3 fährt. Das By-Ausgangssignal zeigt einen Wert 0, wenn das Fahrzeug auf der Mittellinie fährt.
Wird der Seitenabweichungsabstand geringer, besteht es in der Natur der Sache, dass das Bx-Ausgangssignal und das By-Ausgangssignal ansteigen.
Eine Erfassung des Bz-Ausgangssignals beginnt etwa bei einem Seitenabweichungsabstand von 25 cm. Sowie der Abstand geringer wird, wird das Bz-Ausgangssignal größer.
Änderungen der Bx- und By-Ausgangssignale sind in dem Bereich erfassbar, in dem der Seitenabweichungsabstand geringer als 1 m ist. Für die Änderung des Bz- Ausgangssignals ist ermittelt worden, dass sie in dem Bereich erfassbar ist, in dem der Seitenabweichungsabstand geringer als 25 cm ist. Das Bz- Ausgangssignal ist nahe einer magnetischen Markiereinrichtung am größten; Bx-und By-Ausgangssignale zeigen unmittelbar über der Mitte einer magnetischen Markiereinrichtung einen Wert 0.
Das Bz-Ausgangssignal gemäß der Darstellung von Fig. 3 erlangt einen Maximalwert, wenn der Seitenabweichungsabstand 0 ist, d. h. der magnetische Sensor 1 unmittelbar über der Mitte einer magnetischen Markiereinrichtung 3 ist.
Fig. 4 zeigt das By-Ausgangssignal einer Seite für den Moment, dass ein magnetischer Sensor über die Seite der Markiereinrichtung verläuft.
Das By-Ausgangssignal erlangt auf der linken Seite einen Pluswert, auf der rechten Seite einen Minuswert und einen Wert 0 in der Mitte der Fahrspur. Sowie der magnetische Sensor 1 außerhalb der magnetischen Markiereinrichtung 3 gelangt, nähert sich der Wert des By-Ausgangssignals einem Plusspitzenwert oder einem Minusspitzenwert und nähert sich danach allmählich dem Wert 0. Es wird 0, wenn der Abstand von einer magnetischen Markiereinrichtung 3 etwa 1 m beträgt. Ob ein Fahrzeug auf der linken oder der rechten Seite der Fahrspur angeordnet ist, wird durch Verwendung des Vorzeichens des By-Ausgangssignals beurteilt, da es auf der linken Seite ein Plusvorzeichen und auf der rechten Seite in diesem Fall ein Minusvorzeichen aufweist.
Die Beziehung zwischen einer Änderung des Bx- Ausgangssignals und eines Längsabstands von einer magnetischen Markiereinrichtung 3, wenn ein magnetischer Sensor 1 unmittelbar durch die Mitte einer magnetischen Markiereinrichtung 3 verläuft, ist identisch zu der Beziehung zwischen einer Änderung des By-Ausgangssignals und einem Seitenabweichungsabstand für den Moment, wenn ein magnetischer Sensor über eine magnetische Markiereinrichtung 3 läuft.
Unter der Annahme, dass ein Seitenabweichungsabstand konstant ist, wird das By-Ausgangssignal einen maximalen Wert (Bymax) erlangen, wenn ein magnetischer Sensor 1 unmittelbar neben einer magnetischen Markiereinrichtung 3 angeordnet ist. Das By-Ausgangssignal bleibt jedoch 0, sofern ein Seitenabweichungsabstand von 0 vorliegt.
Vorausgesetzt, dass ein Seitenabweichungsabstand konstant ist, erlangt in gleichartiger Weise das Bz-Ausgangssignal einen maximalen Wert (Bzmax), wenn ein magnetischer Sensor 1 unmittelbar neben einer magnetischen Markiereinrichtung 3 angeordnet ist.
Vorausgesetzt, dass ein Seitenabweichungsabstand konstant ist, erlangt das Bx-Ausgangssignal einen Minimalwert (Minusspitzenwert) an einer bestimmten Position vor einer magnetischen Markiereinrichtung 3, erlangt einen Wert 0 über oder neben einer magnetischen Markiereinrichtung 3 und erlangt einen Maximalwert (Plusspitzenwert) an einer bestimmten Position hinter einer magnetischen Markiereinrichtung 3.
Hierbei ist Bxmax als der Abstand zwischen dem Maximalwert von Bx und dem Minimalwert von Bx definiert.
Lx ist als der Abstand definiert, der durch Multiplikation einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Zeitdauer von dem Zeitpunkt des Minusspitzenwerts bis zu dem Zeitpunkt des Plusspitzenwerts des Bx-Ausgangssignals erlangt wird. Lx entspricht dem longitudinalen bzw. Längsabstand zwischen dem Punkt, an dem das Bx- Ausgangssignal einen Maximalwert erlangt und dem Punkt, an dem das Bx-Ausgangssignal einen Minimalwert erreicht.
Nachstehend wird die Charakteristik der vorstehend angeführten Werte Bxmax, Bymax und Bzmax erläutert.
Der Bzmax-Wert ist nahe einer magnetischen Markiereinrichtung 3 am größten von drei Arten von Ausgangssignalen, sodass der Computer die Position der Mittellinie durch Verwendung von Bzmax mit der höchsten Genauigkeit berechnen kann. Der erfassbare Bereich von Bzmax ist jedoch schmal bzw. gering. Darüberhinaus weist Bzmax eine beidseitige Symmetrie auf, sodass von Bzmax nicht beurteilt werden kann, ob ein Fahrzeug auf der rechten Seite oder der linken Seite angeordnet ist.
Die Verwendung von By ergibt einen breiten erfassbaren Bereich eines Seitenabweichungsabstands und es kann die linke Seite oder die rechte Seite bestimmt werden. Der Bymax-Wert ist jedoch in der Mitte und in dem Bereich 0, in dem ein Seitenabweichungsabstand größer als 1 m vorliegt. Somit ist es unmöglich zu beurteilen, ob ein Fahrzeug in der Mitte oder außerhalb von 1 m angeordnet ist.
Die Verwendung von Bxmax ergibt ebenso einen weiten erfassbaren Bereich eines Seitenabweichungsabstands. Bxmax wird größer sowie ein Seitenabweichungsabstand geringer wird. Jedoch ist es gleichartig zu dem Fall unter Verwendung von Bzmax nicht möglich zu beurteilen, ob die linke Seite oder die rechte Seite betroffen ist.
Der erfassbare Bereich eines Seitenabweichungsabstands ist bei dem bekannten Erfassungsverfahren zur Verwendung der Kombination des Bymax-Werts und des Bzmax-Werts auf 25 cm begrenzt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verwendung der Kombination des Bxmax-Werts und des Bymax- Werts kann den erfassbaren Bereich eines Seitenabweichungsabstands auf 1 m erweitern.
Darüberhinaus ändert Bx (die Longitudinalkomponente des magnetischen Felds) seine Polarität, wenn ein Fahrzeug über eine magnetischen Markiereinrichtung 3 verläuft. Aus dieser Eigenschaft von Bx kann externes Rauschen auf einfache Weise korrigiert werden, wie es nachstehend erläutert ist.

(Korrektur der Höhe eines magnetischen Sensors bei der Erfassung eines Seitenabweichungsabstands)

Fährt ein Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit, ändern sich die erfassten Werte des magnetischen Felds infolge der Änderung der Höhe des magnetischen Sensors. Die Änderung kann durch Verwendung der Abhängigkeit von Bx, By und Bz von der Höhe korrigiert werden, wie es in den zweidimensionalen Kennfeldern von Fig. 6 und 8 dargestellt ist. Die Korrektur der Höhe wird nachstehend beschrieben.
Ist der Seitenabweichungsabstand geringer als 25 cm, kann die Höhe des magnetischen Sensors 1 unter Verwendung der zweidimensionalen Beziehung gemäß der Darstellung von Fig. 6 korrigiert werden und kann der korrigierte Seitenabweichungsabstand hergeleitet werden. Das Verhältnis des Bz-Ausgangswerts zu dem By-Ausgangswert ist unabhängig von der Höhe des magnetischen Sensors 1, hängt jedoch von dem Seitenabweichungsabstand ab. Daher kann dieses Verhältnis den realen Seitenabweichungsabstand nach einer Korrektur der Änderungen des magnetischen Sensors 1 angeben.
Für den. Fall eines Seitenabweichungsabstands von 25 bis 50 cm kann die Höhe eines magnetischen Sensors unter Verwendung der zweidimensionalen Beziehung zwischen dem Bx-Ausgangswert und dem By-Ausgangswert gemäß der Darstellung von Fig. 8 korrigiert werden und kann der korrigierte Seitenabweichungsabstand hergeleitet werden.
Das Verhältnis des By-Ausgangswerts zu dem Bzmax-Werts hängt von dem Seitenabweichungsabstand ab, ist jedoch unabhängig von der Höhe des magnetischen Sensors 1. Daher kann das Verhältnis den realen Seitenabweichungsabstand nach einer Korrektur der Höhe des magnetischen Sensors 1 angeben.
Für den Fall eines Seitenabweichungsabstands von 50 bis 100 cm kann der korrigierte Seitenabweichungsabstand aus dem Bxmax-Wert ermittelt werden. In diesem Fall ist der Abstand zwischen einem magnetischen Sensor 1 und einer magnetischen Markiereinrichtung 3 so groß, dass eine geringe oder keine Beeinflussung durch die Höhe des magnetischen Sensors 1 erfolgt, wie es gemäß der Darstellung von Fig. 13 gezeigt ist. In dem Beispiel (1) wird der Seitenabweichungsabstand durch die nachstehende Gleichung berechnet.
(Seitenabweichungsabstand) = 1,85·Bxmax - 390
Dabei wird Bxmax in der Einheit Gauss, d. h. 0,0001 Tesla gemessen.
Darüberhinaus kann gemäß der Darstellung von Fig. 4 unter Verwendung des By-Ausgangswerts ein Seitenabweichungsabstand erlangt werden. Es ist somit möglich, einen Mittelwert von zwei hergeleiteten Seitenabweichungsabständen als letztendlichen Seitenabweichungsabstand zu verwenden, wobei ein Abstand aus Bxmax hergeleitet ist und der weitere aus By hergeleitet ist. Jedoch es wird bevorzugt, Bxmax zu verwenden, da By stärker durch eine externe magnetische Störung als Bxmax beeinflusst wird.

(Korrektur einer durch ein externes magnetisches Feld eingebrachten magnetischen Störung)

Die Korrektur einer durch ein externes magnetisches Feld eingebrachten magnetischen Störung wird nachstehend erläutert. Externe magnetische Hauptstörungen entsprechen dem Erdmagnetismus und einem magnetischen Feld, das durch mit Stahl hergestellte Gebäude wie etwa Brücken, Tunnel und Gebäude induziert wird. Diese Störungen sind in drei Arten gemäß ihrer Periodizität klassifiziert. Eine Art entspricht einem externen magnetischen Feld mit einer langen Periode, wobei die Periode größer als 2 m ist. Eine weitere, Art entspricht einem externen magnetischen Feld mit einer kurzen Periode, das eine kürzere Periode als 2 m aufweist. Die weitere Art entspricht einer Überlagerung beider Typen dieser Felder.
Zunächst wird die Korrektur für magnetische Longitudinalstörungen erläutert.
Das Vorzeichen des Bx-Ausgangssignals ändert sich mit dem Intervall von 2 m, d. h., dem Platzierungsintervall zwischen einer magnetischen Markiereinrichtung und einer benachbarten Einrichtung. Ex ist weit genug verteilt, so dass es durch den Sensor erfasst wird, immer wenn das Fahrzeug auf der Fahrspur fährt. Somit wird das Ex-Signal zur Unterscheidung des Signals von Störungen im Vergleich zu den Signalen von By und Bz bevorzugt.
Für den Fall eines externen magnetischen Felds mit einer langen Priode ist die Intensität des externen magnetischen Felds in etwa gleich in dem Bereich zwischen zwei benachbarten magnetischen Markiereinrichtungen 3. Somit kann der Bx-Ausgangssignalwert an dem mittleren Punkt zwischen zwei benachbarten magnetischen Markiereinrichtungen 3 als Wert der magnetischen Störung betrachtet werden, da nur eine geringe oder keine Intensität von magnetischen Markiereinrichtungen an dem mittleren Punkt vorhanden sind. Der reale Ausgangssignalwert von Ex in diesem Bereich wird erlangt, indem der Störwert von dem unbearbeiteten Ausgangssignalwert von Ex subtrahiert wird. Danach wird der Bxmax-Wert aus dem Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum des Bx-Ausgangssignalwerts berechnet und zeigt einen Seitenabweichungsabstand. Der Wert ist unabhängig von der Art der Störung und bietet eine einfache Korrektur. Darüberhinaus ist es möglich, einen Mittelwert von wenigen berechneten Bxmax-Werten zur Verbesserung der Genauigkeit zu verwenden.
Für den Fall eines externen magnetischen Felds kurzer Periode ist ein weiteres Korrekturverfahren notwendig. Der Computer berechnet die Periode des Bx-Signals unter Verwendung des Intervalls zweier benachbarter magnetischen Markiereinrichtungen 3 und der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs. Verschiedene Perioden des Bx-Signals werden als Rauschen betrachtet und aus dem Bx-Signal entfernt. Dieses Korrekturverfahren benötigt jedoch die Erfassung einiger oder vieler Bx-Werte in kontinuierlicher Weise und die Analyse der Werte durch den Computer.
Für den Fall eines mit einer langen und einer kurzen Periode überlagerten externen magnetischen Felds, was tatsächlich auftritt, werden die zwei vorstehend angeführten Korrekturverfahren in Kombination verwendet. Externe magnetische Felder kurzer Periode werden durch Verwendung einer Software zur Analyse der Periode des Bx- Signals entfernt und danach werden externe magnetische Felder langer Periode durch Ausführung der Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum des Bx- Ausgangssignals oder weiteren an dem Mittelpunkt erfassten Werten entfernt.
Nachfolgend wird die Korrektur einer vertikalen magnetischen Störung erläutert.
Für den Fall, dass der Seitenabweichungsabstand geringer als 25 cm ist, ist das Bz-Ausgangssignal, das über der Mitte der magnetischen Markiereinrichtung erlangt wird, groß. Ein derartiges Bz-Signal wird am meisten bevorzugt, um ein Fahrzeug um oder nahe der Mitte der Fahrbahn mittels eines Computers zu halten. Sind jedoch verschiedene Arten von magnetischen Störungen vorhanden, ist eine Korrektur für den Bzmax-Ausgangssignalwert notwendig oder bedeutend, da das Bz-Ausgangssignal empfindlich hinsichtlich externer magnetischer Störungen ist.
Für den Fall, dass der Seitenabweichungsabstand geringer als 25 cm ist, zeigt das Bz-Signal einen genügend großen Ausgangswert und eine von dem Intervall zweier benachbarter magnetischer Markiereinrichtungen 3 und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängigen konstanten Periode. Externe magnetische Felder kurzer Periode können über Unterschiede hinsichtlich der Frequenz auf gleichartige Weise wie für den Fall von Bx entfernt werden. Natürlich ist es notwendig, mehrere Bz-Werte kontinuierlich zu erfassen.
Ein externes magnetisches Feld langer Periode kann durch Subtraktion der als Bzm definierten Störung von dem Signal von Bz0 entfernt werden, wobei Bzm als Bz- Signalwert an dem Mittelpunkt zweier benachbarter magnetischer Markiereinrichtungen 3 definiert ist und Bz0 als der Bz-Signalwert in dem Moment definiert ist, bei dem der Bz-Signalwert während einer Änderung von Minus auf Plus den Wert 0 erlangt. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Erfassung kann ein Mittelwert mehrerer erfasster Werte verwendet werden.
Nachfolgend wird die Korrektur für eine transversale magnetische Störung erläutert.
Das magnetische Feld von By, das von der magnetischen Markiereinrichtung erzeugt wird, breitet sich etwa 1 m gleichartig zu dem magnetischen Feld von Bx aus. Ist der Seitenabweichungsabstand größer als 15 cm, hat das By- Ausgangssignal eine eins-zu-eins Beziehung zu dem Seitenabweichungsabstand, die gleichartig zu dem Bz- Ausgangssignal ist, wie es gemäß den Fig. 21 und 23 gezeigt ist. Für den Fall der transversalen Störung kann diese auf die gleichartige Weise wie die vertikale Störung behandelt werden.
Unter Berücksichtigung der Sicherheit ist es am bedeutendsten, wie magnetische Markiereinrichtungen 3 sicher erfasst werden. Unter drei Arten von Signalen hat nur das Bx-Ausgangssignal die bemerkenswerte Eigenschaft, dass das Vorzeichen des Signals in der Mitte der magnetischen Markiereinrichtung 3 von Minus auf Plus wechselt. Daher entspricht das Bx-Ausgangssignal dem Signal, das am besten die Position von magnetischen Markiereinrichtung 3 bestätigt. Darüberhinaus hat es eine Frequenz, die von dem Abstand der Örtlichkeit der magnetischen Markiereinrichtungen 3 abhängt.
Somit ermöglicht das Verfahren zur Verwendung von By- und Bz-Signalen neben dem Bx-Signal in Kombination die Berechnung eines Seitenabweichungsabstands innerhalb etwa 1 m. Selbst wenn ein Fahrzeug stark von der Mittellinie abweicht, wird das Fahrzeug sicher durch Verwendung der Kombination der Bx- und By-Signale geführt. Nachdem das Fahrzeug um die Mitte geführt worden ist, wird es entgegen einer großen und komplexen magnetischen externen Störung durch Verwendung der drei Signale von Bx, Bz und By nahe oder an der Mitte gehalten. Das bedeutet, dass das Fahrzeug um die Mitte geführt werden kann und sicher in automatischer Weise fährt, selbst wenn eine starke und komplexe externe Störung von Brücken, Tunneln usw. erzeugt wird.
Es wird ein konkreter Verkehrsfall diskutiert. Fährt das Fahrzeug mit einem Seitenabweichungsabstand von 20 cm, verfehlt der magnetische Sensor infolge einer großen externen magnetischen Störung drei magnetische Markiereinrichtungen, die aus einem Tunnel oder dergleichen resultiert, und gerät das Fahrzeug außer Kontrolle, läuft es nach außen hinsichtlich der Straße, um den maximalen Lenkwinkel von 5º zu halten, so wird das Fahrzeug etwa 50 cm von der Mitte nach dem Passieren von drei magnetischen Markierungen abweichen. Hat der magnetische Sensor lediglich einen erfassbaren Bereich von 30 cm bis 50 cm, wird das Fahrzeug außer Kontrolle geraten. Hat der magnetische Sensor jedoch einen breiten Erfassungsbereich von etwa 1 m, kann selbst in diesem Fall das Fahrzeug gesteuert fahren, da das vorliegende System Störungen zur Berechnung eines Seitenabweichungsabstands währenddessen korrigieren und das Führen des Fahrzeugs beginnen kann.
Fährt ein Fahrzeug um die Mitte, wird die Position einer magnetischen Markiereinrichtung 3, d. h. ein Seitenabweichungsabstand sicher erfasst, da sowohl das Bx- und das Bz-Signal oszillierende große Werte zeigen. Passiert ein magnetischer Sensor 1 über eine magnetische Markiereinrichtung 3, führt das vorliegende System das Fahrzeug unmittelbar zu der Mitte gemäß einem weiten Abweichungsabstand, da das gegenwärtige System nur eine 1-zu-1-Übereinstimmung verwendet. Diese starke Reaktion des Systems ist insbesondere in Kurven wirksam. Das bekannte Verfahren benötigt eine ziemlich lange Dauer zur Berechnung eines Seitenabweichungsabstands nach Passage eines magnetischen Sensors über einer magnetischen Markiereinrichtung, mit anderen Worten weist es ein geringes Ansprechverhalten auf. Somit erfordert das bekannte System die Verkürzung des Intervalls magnetischer Markiereinrichtungen von 2 m auf 1 m.

(Beispiel des Steuerbetriebs)

Der Ablauf der vorstehend angeführten Erfassungsvorgänge wird konkret unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme gemäß der Darstellung in Fig. 17 und 18 erläutert.
Zunächst beginnt das System mit dem Betrieb durch Anschalten der elektrischen Energiequelle und wird initialisiert (S100). Das System lädt anfangs erfasste Werte Bx(t = 0), By(t = 0) und Bz(t = 0), die aus Ausgangssignalen der magnetischen Sensoren 11 bis 13 hergeleitet werden (S102).
Danach beurteilt das System, ob ein Moment vorhanden ist, bei dem das Signal von Bx' sich von Minus auf Plus ändert und bestätigt, dass eine magnetische Markiereinrichtung 3 um den Sensor vorhanden ist (S104). Dabei ist Bx' als eine Komponente der Differenz des erfaßten Bx-Werts - Bx(t = 0) definiert. Dabei ist anzuführen, dass die Werte By' und Bz' in der gleichen Weise wie das vorstehend angeführte Bx' definiert ist.
Danach berechnet das System die Periode zwischen den vorstehend angeführten Momenten, bei welchen das Vorzeichen von Bx' sich entsprechend zweier benachbarter magnetischer Markiereinrichtungen von Minus auf Plus ändert. Das System berechnet die zwischenliegende Zeit auf der Grundlage dieser Periode, die dem Mittelpunkt zweier benachbarter magnetischer Markiereinrichtungen entspricht. Danach zeichnet das System zu der mittleren bzw. zwischenliegenden Zeit erfasste Bx-, By- und Bz- Werte als momentane offset- bzw. Versatzpegel einer magnetischen Störung auf (S106).
Danach überprüft das System, ob der Unterschied zwischen dem Mittelwert von vorangehenden fünf Versatzpegeln und dem gegenwärtigen Versatzpegel geringer als 0,1 G ist oder nicht (S108).
Ist der Unterschied geringer als 0,1 G, schreitet das System zu S114 ohne Änderung des alten Mittelwerts voran. Ist andererseits der Unterschied größer als 0,1 G, berechnet das System einen neuen Mittelwert aus den fünf zuletzt aufeinanderfolgenden Offsetpegeln, die den zu dieser Zeit erlangten Offsetpegel beinhalten (S110).
Danach berechnet das System die Werte Bx', By' und Bz' durch Subtraktion der vorstehend angeführten drei mittleren Pegel vom erfassten Bx-, By- und Bz-Wert (S114).
Auf diese Weise werden Bx-, By- und Bz-Werte an dem Mittelpunkt zweier benachbarter magnetischer Markiereinrichtungen als magnetische Störung betrachtet, die durch Erdmagnetismus und Von Brücken, Tunneln usw. ausgehenden externen magnetischen Feldern langer Periode verursacht wird. Auf diese Weise kann die Subtraktion der Werte von den erfassten Bx-, By- und Bz-Werten die magnetische Störung aufheben.
Danach zeichnet das System den Minimalwert von Bx' (S116) auf. In dem Moment, in dem das Vorzeichen von Bx' sich von Minus auf Plus ändert, beurteilt das System, dass ein Fahrzeug über eine magnetische Markiereinrichtung 3 fährt bzw. diese passiert (S118). Passiert das Fahrzeug nicht synchron zu der vorstehend angeführten Periode, kehrt der Vorgang zu Schritt S114 zurück.
Hat das Fahrzeug eine magnetische Markiereinrichtung passiert, schreitet das System zu dem nächsten Schritt voran und zeichnet einen By' und Bz'-Wert in dem Moment auf, wenn das Fahrzeug eine magnetische Markiereinrichtung passiert (S120).
Danach berechnet das System den Maximalwert von Bx' und zeichnet diesen auf (S122, S124).
Danach berechnet das System den Wert Bxmax durch Subtraktion des Bx'-Minimumwerts von dem Bx'-Maximumwert und zeichnet den Wert Bxmax auf. Dabei berechnet das System den Lx durch Multiplikation des Intervalls zwischen dem Zeitpunkt des Minusspitzenwerts von Bx' und dem Zeitpunkt des Plusspitzenwerts von Bx' mit einer in getrennter Weise durch ein weiteres Verfahren erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit (S125). Darüberhinaus ist Bx'max als Bx" in den Flussdiagrammen dargestellt. Ferner bedeutet T Tesla, das der Einheit für die Intensität eines magnetischen Felds entspricht.
Ist der berechnete Wert von Bx" oder Lx außerhalb des vorab aufgezeichneten festgelegten Bereichs, beurteilt das System, dass es sich auf Grund bestimmter Gründe außerhalb der Steuerung befindet, wie etwa der noch großen magnetischen Longitudinalstörung und kehrt zu S102 (S126) zurück.
Danach wählt das System das geeignete Verfahren gemäß den Werten von Bxmax oder Lx aus den nachstehenden drei Verfahren (S127) aus.
In dem Fall, dass Bxmax (Bx") größer als 0,6 · 10&supmin;&sup4; T ist, beurteilt das System, dass das Fahrzeug nahe der Mitte ist. Das System berechnet einen Seitenabweichungsabstand von 0 bis 25 cm durch Verwendung eines bereitgestellten Datenkennfelds, das die Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Bz' oder By' zeigt (S128).
Für den Fall, dass Bxmax (Bx") 0,065 · 10&supmin;&sup4; T bis 0,6 · 10&supmin;&sup4; T ist, beurteilt das System, dass ein Seitenabweichungsabstand von 25 bis 50 cm vorhanden ist. Das System berechnet einen Seitenabweichungsabstand von 25 bis 50 cm durch Verwendung bereitgestellter bzw. vorgesehener Datenkennfelder, die die Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand und Bx' oder By' zeigen (S130).
Für den Fall, dass Bxmax (Bx") kleiner als 0,065 · 10&supmin;&sup4; T ist, beurteilt das System, dass der Seitenabweichungsabstand größer als 50 cm ist. Das System berechnet den Seitenabweichungsabstand von 50 bis 100 cm durch Verwendung vorgesehener Kennfelder oder der festen Gleichung, die die Beziehung zwischen einem Seitenabweichungsabstand zeigt (S132).
Danach berechnet das System die Differenz zwischen dem Mittelwert von fünf zuletzt aufeinanderfolgenden Seitenabweichungsabständen und einem zu dieser Zeit erlangten gegenwärtigen Seitenabweichungsabstand (S134).
Ist der Unterschied geringer als 100 mm, berechnet das System den Mittelwert unter Verwendung der fünf Werte der Seitenabweichungsabstände einschließlich des zu dieser Zeit erlangten Abstands (S136).
Ist der Unterschied größer als 100 mm, berechnet das System den neuen Mittelwert nicht in der vorstehend angeführten Weise, sondern zeichnet anstelle des vorstehend angeführten Mittelwerts von fünf Werten den zu dieser Zeit erlangten neuesten Seitenabweichungsabstand auf (S138). Der Grund besteht darin, dass, wenn das System den Mittelwert von fünf Seitenabweichungsabständen verwendet, das System dazu neigt, einen Seitenabweichungsabstand geringer als den tatsächlich vorhandenen einzuschätzen. Das System schreitet danach zu Schritt S140 voran.
Danach beurteilt das System, ob das Fahrzeug automatisch angetrieben bzw. gefahren wird oder nicht, indem das von der ECU des Fahrzeugs bereitgestellte Signal verwendet wird (S140).
Wird das System automatisch angetrieben bzw. gefahren, gibt das System das Signal des gegenwärtigen Seitenabweichungsabstands an die ECU aus und steuert den Lenkvorgang durch Verringern des Seitenabweichungsabstands zu der Mitte der Straße (S144). Für den Fall, dass der Seitenabweichungsabstand groß ist, warnt das System darüberhinaus den Fahrer mittels eines Tons oder einer Anzeige an einem Fahrblatt bzw. Fahrfeld (S142). Wird das Fahrzeug nicht automatisch angetrieben, steuert das System nicht den Lenkvorgang, sondern gibt lediglich eine Warnung aus.

(Modifikation des Steuerablaufs)

Eine Modifikation des Steuerablaufs beinhaltet Schritte gemäß der Darstellung von S100 bis S127 unter Bezugnahme auf Fig. 19 und 20.
Bei dieser Steuerung wird die Unterbrechungsroutine 212 wiederholt in einem kurzzeitigen Intervall gemäß der Darstellung von Fig. 20 ausgeführt. Deshalb wird die Unterbrechungsroutine 212 als erstes erläutert.
Zunächst wird der Bx-Wert dem System (S200) eingespeist und prüft das System, ob der Wert Bx minimal ist oder nicht (S202). Dieser Erfassungsvorgang erfolgt innerhalb der Periode, wenn ein Differenzkoeffizient von Bx von Minus auf Plus wechselt. Zur Verhinderung einer Fehleinschätzung einer hochfrequenten Störung ist es wünschenswert, Hochfrequenzkomponenten vorab durch Verwendung eines mittels Software oder Hardware realisierten Tiefpassfilters zu beseitigen.
Erfasst das System den Minimalwert von Bx in dem Schritt S202, setzt das System den zweiten Zeitgeber zurück und startet ihn wieder (S204). Andernfalls schreitet das System zu S206 mit Überspringen von S204 voran.
Danach überprüft das System, ob der eingespeiste Wert von Bx maximal ist oder nicht (S206), gleichartig zu dem vorstehenden Verfahren zur Überprüfung des minimalen Werts von Bx.
Erfasst das System den Maximalwert von Bx in dem Schritt S206, schreitet das System zu S208 voran. Andernfalls kehrt das System zu der Hauptroutine gemäß der Darstellung von Fig. 19 zurück.
Das System prüft die Intervalldauer zwischen dem Zeitpunkt des Minusspitzenwerts von Bx und von dem Zeitpunkt des Maximumspitzenwerts von Bx, die durch Zählung des zweiten Zeitgebers gemessen und zeichnet sie auf (S208).
Nachdem Lx durch Multiplikation der Intervalldauer mit der Fahrzeuggeschwindigkeit (S210) berechnet ist und der Wert Bxmax (Bx") durch den Abstand von dem Bx- Maximalwert und dem Bx-Minimalwert berechnet ist (S212), kehrt das System zu der Hauptroutine zurück.
Dabei wird darauf hingewiesen, dass der Wert Bx vor der magnetischen Markiereinrichtung 3 einen Minimalwert zeigt und nach der magnetischen Markiereinrichtung 3 einen Maximalwert zeigt.
Nachfolgend wird ein Beispiel eines Steuerablaufs mit einer Vereinfachung des Flussdiagramms gemäß der Darstellung von S100 bis S127 in Fig. 17 und 18 in Fig. 19 gezeigt. Nach dem Laden der Werte von Bx, By und Bz in Schritt S102, berechnet das System den Wert Bx' (S103) durch Subtraktion des festgelegten Longitudinalversatzpegels von dem gemessenen Bx-Wert. Danach überprüft das System, ob der Fall besteht, dass der Wert Bx' den Wert 0 von einem Minusspitzenwert zu einem Plusspitzenwert zeigt oder nicht, mit anderen Worten überprüft das System, ob das Fahrzeug gleich zu einer Position einer magnetischen Markiereinrichtung 3 platziert ist oder nicht (S104). Falls nicht, kehrt das System zu S102 zurück.
Zeigt Bx' den Wert 0, zeichnet das System den Zählwert des ersten Zeitgebers auf (S150) und setzt den ersten Zeitgeber vor einem nochmaligen Start zurück (S152). Der Zählwert des ersten Zeitgebers gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit an (S154).
Die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt wie nachstehend beschrieben.
Der vorstehend angeführte Zählwert des ersten Zeitgebers zeigt die Zeitdauer (T), in der das Fahrzeug das Intervall L zwischen zwei benachbarten magnetischen Markiereinrichtungen 3 passiert. Das Intervall L ist als konstanter Abstand gegeben, sodass die Fahrzeuggeschwindigkeit als L/T berechnet werden kann.
Falls weitere unabhängige Geschwindigkeitssensoren angewendet werden, ist der erste Zeitgeber nicht benötigt.
Danach berechnet das System einen longitudinalen, transversalen und vertikalen Versatzpegel (Bxm, Bym und Bzm) (S156) durch einige Verfahren neben dem Verfahren gemäß der Darstellung von Fig. 17. Beispielhaft ist die Berechnung des Werts Bxm gezeigt, bei dem alle Bx Maximum- und Minimumwerte summiert werden, die an Positionen von fünf aufeinanderfolgenden magnetischen Markiereinrichtungen 3 in Schritt S202 und S206 gemessen sind, und danach die Summe durch 5 geteilt wird.
Danach berechnet das System Werte Bx', By' und Bz' (S158) durch Subtraktion der Versatzpegel von Bxm, Bym und Bzm von dem jeweils in Schritt S102 geladenen gemessenen Wert von Bx, By und Bz.

(Weitere Modifikation des Steuerablaufs)

Eine Information über die Form der Straße kann durch Erfassen einer Folge oder des Intervalls von magnetischen Markiereinrichtungen 3 und der Wiederkehr der Polarität an der obenliegenden Fläche von magnetischen Markiereinrichtungen 3 durch magnetische Sensoren 11 bis 13 erlangt werden.
Dabei ist die tatsächliche Beziehung zwischen Lx und einem Seitenabweichungsabstand in Fig. 24 gezeigt. Die Messung des Seitenabweichungsabstands erfolgt einmal alle 10 nun im Falle von 0 bis 500 mm. Mittelwerte eines jeden gemessenen Werts sind als schwarze Punkte gezeigt und Maximum- und Minimumwerte sind als weisse Punkte gezeigt.
Die Verteilung bzw. Streuung der Messwerte ergibt sich infolge des Rauschens der elektrischen Schaltung.

Beispiel (2)

Das zweite Beispiel zur Erfassung des Seitenabweichungsabstands ist in dem Flussdiagramm von Fig. 25 gezeigt.
Das Beispiel verwendet nicht den Wert von Lx, sondern den Wert Bxmax (Bx") in S132, im Unterschied zu dem Beispiel (1). Gemäß der Darstellung von Fig. 25, die experimentelle Daten zeigt, ist, falls ein Seitenabweichungsabstand größer als 500 mm ist, der Einfluss der Höhe eines magnetischen Sensors 1 vernachlässigbar und besteht eine nahezu lineare Beziehung zwischen Bxmax und einem Seitenabweichungsabstand. Für den Fall, dass ein Seitenabweichungsabstand größer als 500 mm ist, wird somit der Seitenabweichungsabstand auf einfache Weise aus einer vorab aufgezeichneten Formel zwischen Bxmax und einem Seitenabweichungsabstand (Fig. 25) ohne Korrektur der Höhe des magnetischen Sensors 1 abgeschätzt. Das Experiment erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie bei Fig. 24.

Claims

1. Magnetische Vorrichtung zur Erfassung eines Seitenabweichungsabstands von einer Mitte einer Straße für ein auf der Straße fahrendes Fahrzeug, mit:

an festgelegten Intervallen an der Straße angeordneten magnetischen Markiereinrichtungen (3) mit einem Pol an einer obenliegenden Fläche, wobei magnetische Sensoren (1) eines Satzes an dem Fahrzeug vorgesehen sind, und

einer elektronischen Einrichtung (2) zur Berechnung des Seitenabweichungsabstands unter Verwendung eines Signals des Sensors,

wobei der magnetische Ein-Satz-Sensor einen magnetischen Longitudinalsensor (13) zur Erfassung einer Longitudinalkomponente eines erzeugten magnetischen Felds beinhaltet und

wobei die elektronische Einrichtung den Seitenabweichungsabstand durch Verwendung der Longitudinalkomponente des magnetischen Felds gemäß einer Beziehung zwischen der Longitudinalkomponente und dem Seitenabweichungsabstand berechnet.

2. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Seitenabweichungsabstand durch eine Differenz zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert von Ausgangssignalen des magnetischen Longitudinalsensors (13) berechnet wird, welche in einem Moment erlangt werden, wenn das Fahrzeug die magnetische Markiereinrichtung (3) passiert.

3. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Seitenabweichungsabstand durch die elektronische Einrichtung (2) mittels eines Intervalls zwischen einem Zeitpunkt eines maximalen Spitzenwerts und eines Zeitpunkts eines minimalen Spitzenwerts von Ausgangssignalen des magnetischen Longitudinalsensors (13) berechnet wird, welche in einem Moment erlangt werden, wenn das Fahrzeug die magnetische Markiereinrichtung (3) passiert.

4. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der magnetische Ein-Satz-Sensor (1) sowohl einen ein magnetisches Feld erfassenden magnetischen Vertikalsensors (11) und einen eine Transversalkomponente des magnetischen Felds erfassenden magnetischen Transversalsensor (12) sowie den magnetischen Longitudinalsensor (13) beinhaltet und der Seitenabweichungsabstand durch die elektronische Einrichtung (2) aus einer Kombination von Signalen berechnet wird.

5. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Vertikalsignal und ein Transversalsignal an einem Moment gemessen werden, wenn ein Longitudinalsignal bei der Passage der magnetischen Markiereinrichtungen (3) einen Wert 0 aufweist.

6. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Spitzenwert eines Vertikalsignals und ein Spitzenwert eines Transversalsignals von dem magnetischen Vertikalsensor (11) und dem magnetischen Transversalsensor (12) erlangt werden.

7. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei unter einer ersten Bedingung der Seitenabweichungsabstand durch die elektronische Einrichtung (2) auf der Grundlage eines Longitudinalsignals von dem Longitudinalsensor (13) berechnet wird und das Fahren des Fahrzeugs auf der rechten oder linken Seite durch die elektronische Einrichtung auf der Grundlage eines Transversalsignals von dem Transversalsensor (12) beurteilt wird, und unter einer zweiten Bedingung der Seitenabweichungsabstand durch die elektronische Einrichtung auf der Grundlage eines Longitudinalausgangssignals von dem Longitudinalsensor und dem Transversalsignal berechnet wird und unter einer dritten Bedingung der Seitenabweichungsabstand durch die elektronische Einrichtung auf der Grundlage eines Vertikalsignals von dem Vertikalsensor (11) und des Transversalsignals berechnet wird.

8. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei Frequenzbänder von Störungen mit der Ausnahme von Frequenzbändern von durch die magnetischen Markiereinrichtungen (3) erzeugten effektiven Signale entfernt werden.

9. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Längsposition der magnetischen Markiereinrichtungen (3) durch Verwendung der Frequenzmodulation eines Ausgangssignals von dem magnetischen Longitudinalsensor (13) berechnet wird.

10. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Längsposition der magnetischen Markiereinrichtung (3) durch Verwendung von Spitzenwerten eines Ausgangssignals des magnetischen Longitudinalsensors (13) auf der Grundlage einer Berechnung eines Mittelpunkts zwischen zwei benachbarten magnetischen Markiereinrichtungen und durch Verwendung eines Signalpegels an dem Mittelpunkt nach Entfernen einer von externen magnetischen Feldern erzeugten magnetischen Störung beurteilt wird.

11. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Information über die Straße durch Verwendung einer Änderung hinsichtlich der Positionen der magnetischen Markiereinrichtungen (3) erfasst wird.

12. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Fahrzeuggeschwindigkeit durch die elektronische Einrichtung infolge Verwendung einer Zeitdauer berechnet wird, in der ein Fahrzeug ein Intervall zwischen zwei benachbarten magnetischen Markiereinrichtungen (3) passiert.

13. Magnetische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Lenkvorgang des Fahrzeugs gemäß dem hergeleiteten Seitenabweichungsabstand gesteuert wird.