JP2001023078A - 車両走行位置検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路面に特別の検出補助手段を設置すること
なく、設置作業や保守が容易であると共に、周囲の環境
に影響されることなく正確に車両走行位置が検出できる
ようにする。 【解決手段】 道路の車線の上方に設けられ、指向性の
高い光を発する発光部を有し、この発光部からの光を上
記車線の中心線の上方から鉛直下方に向けて照射すると
共に、該中心線と直角方向に所定周期で往復して振る手
段を有する投光装置１と、車両の屋根面上に設けられ、
該車両の車体の中心軸上に複数個の受光器が直線状に配
置され、上記投光装置１からの光を受光する受光ユニッ
ト２と、上記車両に搭載され、上記受光ユニット２から
の受光信号を入力して受光パターンを作成し、この受光
パターンから上記車両の走行位置を判断する信号処理判
断装置３と、上記信号処理判断装置３からの出力信号を
入力して車両走行位置の情報を表示する表示部４と、を
備えて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路を走行する車
両が車線上のどの位置を走行しているかを自動的に検出
する車両走行位置検出システムに関し、特に、道路面に
特別の検出補助手段を設置することなく、設置作業や保
守が容易であると共に、周囲の環境に影響されることな
く正確に位置検出ができる車両走行位置検出システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、道路を走行する車両が車線上のど
の位置を走行しているかを自動的に検出するには、車両
に搭載したＣＣＤカメラ等の撮像装置で、道路面のセン
ター又は側部に標示された白線を撮影し、その画像デー
タにより上記白線を検知し、その白線の見え方により自
車の走行位置を検出するようになっていた（特開平７−
１７２９９号公報）。

【０００３】また、他の例としては、道路の路面上のセ
ンターに多数の磁気ネイルを１列状に埋め込んでおき、
この磁気ネイルが出す磁界を車両の底面等に取り付けた
磁気−電気変換素子で検出し、この検出データにより上
記磁気ネイルと車両との関係を検知して、自車の走行位
置を検出するようになっていた（特開平９−２２９６８
９号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の装置においては、前者の場合は、道路面のセンター
又は側部に連続した白線を長距離にわたって標示しなけ
ればならず、その標示する作業量が莫大であると共に、
保守も困難であった。また、時間の経過によって白線が
汚れることがあり、撮像装置での撮影によりその白線が
鮮明に映らない場合は、検出の精度が低下することがあ
った。さらに、晴天、曇天、雨天などの天候の影響を受
け易く、その場合の信号処理が複雑になることがあっ
た。

【０００５】また、後者の場合は、道路面上のセンター
に多数の磁気ネイルを１列状に埋め込まなければなら
ず、その埋め込みの作業量が莫大であると共に、保守も
困難であった。また、時間の経過によって上記多数の磁
気ネイルを新しいものと更新しなければならず、その作
業量も莫大なものとなる。さらに、もし周囲の環境に磁
気を帯びたものが存在する場合は、その影響を受けて正
確に車両の位置検出ができないことがあった。

【０００６】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、道路面に特別の検出補助手段を設置することな
く、設置作業や保守が容易であると共に、周囲の環境に
影響されることなく正確に位置検出ができる車両走行位
置検出システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による車両走行位置検出システムは、道路の
車線の上方に設けられ、指向性の高い光を発する発光部
を有し、この発光部からの光を上記車線の中心線の上方
から鉛直下方に向けて照射すると共に、該中心線と直角
方向に所定周期で往復して振る手段を有する投光手段
と、車両の屋根面上に設けられ、該車両の車体の中心軸
上に複数個の受光器が直線状に配置され、上記投光手段
からの光を受光する受光ユニットと、上記車両に搭載さ
れ、上記受光ユニットからの受光信号を入力して受光パ
ターンを作成し、この受光パターンから上記車両の走行
位置を判断する信号処理判断手段と、上記信号処理判断
手段からの出力信号を入力して車両走行位置の情報を表
示する表示手段と、を備えて成るものである。

【０００８】また、上記投光手段の発光部からの光の照
射において所定周期の往復の１／２周期毎に変調をか
け、この投光手段からの光を受光ユニットで受光するこ
とにより、上記信号処理判断手段は車両走行の車線の中
心線から左右どちら側にずれているかを検出するものと
してもよい。

【０００９】さらに、上記車両の屋根面上の受光ユニッ
トと平行してその一側方又は両側方に所定間隔だけ離し
て、複数個の受光器を直線状に配置した方向識別用受光
ユニットを設け、上記受光ユニットと方向識別用受光ユ
ニットとの受光パターンから、上記信号処理判断手段は
車両走行の車線の中心線から左右どちら側にずれている
かを検出するものとしてもよい。

【００１０】さらにまた、上記信号処理判断手段は、上
記受光ユニットによる受光パターンと共に、道路からの
投光手段の高さ及び受光ユニットの高さと、上記投光手
段からの光照射の振れ角とを用いて、車両走行の車線の
中心線からのずれ量を検出するものとしてもよい。

【００１１】また、上記信号処理判断手段は、上記投光
手段からの光照射を所定周期で往復して振る１周期を把
握し、上記受光ユニットによる受光パターンの間隔から
車両の走行速度を検出するものとしてもよい。

【００１２】さらに、上記信号処理判断手段の出力側
に、該信号処理判断手段からの出力信号を入力して車両
のステアリングコントロール量を演算する制御手段を設
けたものとしてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は本発明による車両走行
位置検出システムの実施の形態を示すブロック図であ
り、図２はそのシステムの概要を示す模式図である。こ
の車両走行位置検出システムは、道路を走行する車両が
車線上のどの位置を走行しているかを自動的に検出する
もので、図１に示すように、投光装置１と、受光ユニッ
ト２と、信号処理判断装置３と、表示部４と、コントロ
ール部５とを有して成る。

【００１４】上記投光装置１は、図２において道路６の
車線７上を走る車両８に位置検出用の光を照射する投光
手段となるもので、図１に示すように、発光部９と、ガ
ルバノミラー１０と、駆動部１１と、制御部１２とを有
し、図２に示すように、例えば道路６に跨って設けられ
たゲート１３を利用して上記車線７の中心線１４の上方
に設けられている。

【００１５】上記発光部９は、高輝度で指向性の高い光
を発するもので、例えばレーザ光を発生するレーザ発光
源から成る。ガルバノミラー１０は、上記発光部９から
の光を反射させて図２に示す車線７の中心線１４の上方
から鉛直下方に向けて照射すると共に、該中心線１４と
直角方向に所定周期で往復して振る手段となるものであ
る。また、駆動部１１は、上記ガルバノミラー１０を、
該ガルバノミラー１０で反射された光が上記車線７の中
心線１４と直角方向に所定周期で往復して振るように動
作させるもので、例えばモータからなる。そして、制御
部１２は、上記発光部９と駆動部１１の動作を制御する
ものである。

【００１６】なお、上記投光装置１は、図２においてそ
の装置全体が車線７の中心線１４の上方に設けられる必
要はなく、最低限ガルバノミラー１０だけが車線７の中
心線１４の上方に位置していればよい。また、上記ガル
バノミラー１０は、他の構成の光反射手段であっても、
発光部９からの光を反射させて車線７の中心線１４の上
方から鉛直下方に向けて照射すると共に、該中心線１４
と直角方向に所定周期で往復して振ることができるもの
であればよい。

【００１７】受光ユニット２は、上記投光装置１から照
射された光を受光するもので、図２において道路６の車
線７上を走る車両８の屋根面上に設けられ、該車両８の
車体の中心軸上に複数個の受光器１５₁，１５₂，…，１
５ｎが直線状に配置され，１次元のアレイ状に構成され
ている。なお、上記受光器１５₁〜１５ｎは、例えばレ
ーザ光を検出する受光センサ２０を有するレーザ受光器
からなり、各受光器１５₁〜１５ｎ毎の入力光を識別で
きるようになっており、各受光器１５₁〜１５ｎ毎の受
光信号を後述の信号処理判断装置３に並列に送出する。

【００１８】信号処理判断装置３は、上記受光ユニット
２からの受光信号を入力して受光パターンを作成し、こ
の受光パターンから上記車両８の走行位置を判断する信
号処理判断手段となるもので、受光処理部１６と、固定
情報記憶部１７と、位置判断部１８とを有し、該車両８
に搭載されている。

【００１９】上記受光処理部１６は、前記受光ユニット
２の各受光器１５₁〜１５ｎからの受光信号を並列に入
力して受光パターンを作成し、その受光パターンを出力
するものである。また、固定情報記憶部１７は、前記投
光装置１の道路６からの高さ、該投光装置１から照射さ
れる光の振幅周期、その光照射の触れ角、前記受光ユニ
ット２の道路６からの高さ、及び上記各受光器１５₁〜
１５ｎの設置間隔等の固定情報を記憶するものである。
そして、位置判断部１８は、上記受光処理部１６からの
受光パターンと、固定情報記憶部１７からの各種の固定
情報とを入力して、車両８の走行位置を判断するもので
ある。

【００２０】表示部４は、上記信号処理判断装置３から
の出力信号を入力して車両走行位置の情報を表示する手
段となるもので、例えば小型のテレビモニタ又は液晶デ
ィスプレイ等から成り、車両８に搭載されている。そし
て、コントロール部５は、上記信号処理判断装置３から
の出力信号を入力して車両のステアリングコントロール
量を演算する制御手段となるもので、該信号処理判断装
置３の出力側に設けられている。なお、このコントロー
ル部５は、車両のステアリングコントロールを自動的に
制御しない場合は、設けなくてもよい。

【００２１】次に、このように構成された車両走行位置
検出システムの動作について説明する。まず、図１にお
いて、投光装置１の制御部１２の制御により発光部９を
動作させ、例えばレーザ光を発生させる。これと同時
に、駆動部１１を動作させてガルバノミラー１０を駆動
する。これにより、上記ガルバノミラー１０で発光部９
からの光を反射させて、図２において、車線７の中心線
１４の上方から鉛直下方に向けてレーザ光を照射すると
共に、該中心線１４と直角方向に矢印Ａ，Ｂのように所
定周期で往復して振る。

【００２２】この状態で、図２において、道路６の車線
７上を車両８が矢印Ｃのように進行すると、該車両８の
屋根面上に設けられた受光ユニット２の位置では、投光
装置１から照射されるレーザ光の軌跡は、図３に示すよ
うに正弦波を描くこととなる。そして、この正弦波状に
移動する光を上記受光ユニット２の各受光器１５₁〜１
５ｎが受光する。このとき、車両８が図２に示す投光装
置１の真下、即ち車線７の中心線１４上を等速度で走行
している場合は、該中心線１４と受光ユニット２のライ
ンが一致し、図３（ａ）に示すように、受光ユニット２
の各受光器１５ ₁〜１５ｎのうちレーザ光を受光した受
光器は等間隔ｄ₀で現れる。

【００２３】また、車両８が投光装置１の真下を走行し
ていない、即ち車線７の中心線１４から左右どちらかへ
ずれて走行している場合は、該中心線１４と受光ユニッ
ト２のラインが一致せず、図３（ｂ）に示すように、受
光ユニット２の各受光器１５ ₁〜１５ｎのうちレーザ光
を受光した受光器は間隔ｄ₁，ｄ₂のように不等間隔で現
れる。

【００２４】上記受光ユニット２の各受光器１５₁〜１
５ｎの受光信号は、信号処理判断装置３の受光処理部１
６へ送られ、受光パターンが作成され、この受光パター
ンは位置判断部１８へ送られる。この位置判断部１８で
は、図３に示すレーザ光を受光した受光器１５₁〜１５
ｎの間隔を見て、図３（ａ）に示す等間隔ｄ₀の場合
は、車両８が車線７の中心線１４上を走行していると判
断する。また、図３（ｂ）に示す間隔ｄ₁，ｄ₂のように
不等間隔である場合は、車線７の中心線１４から左右ど
ちらかへずれて走行していると判断する。

【００２５】そして、上記位置判断部１８の判断による
出力信号は、表示部４へ送られ、その画面に車両走行位
置の情報として表示される。これにより、車両８の運転
者は、自車の車線７上の走行位置を知ることができ、運
転操作に役立たせることができる。また、上記位置判断
部１８の出力信号をコントロール部５に送った場合は、
車両８のステアリングコントロール量を演算することが
できる。この場合は、車両８のステアリングコントロー
ルを自動的に制御することができ、自動走行を可能とす
ることができる。

【００２６】図４は本発明の第二の実施形態を示すブロ
ック図である。この実施形態は、前記投光装置１の発光
部９からの光の照射において所定周期の往復の１／２周
期毎に変調をかけ、この投光装置１からの光を受光ユニ
ット２で受光することにより、前記信号処理判断装置３
は車両走行の車線７の中心線１４から左右どちら側にず
れているかを検出するようにしたものである。

【００２７】そのために、図４において、投光装置１の
内部にて発光部９の前段に光変調部１９を設け、上記発
光部９から発せられる例えばレーザ光に、ガルバノミラ
ー１０の所定周期に同期させて往復の１／２周期毎に異
なる高調波を乗せて変調処理を行う。また、受光ユニッ
ト２の各受光器１５₁〜１５ｎの内部にて受光センサ２
０の後段に光復調部２１を設け、上記１／２周期毎に変
調処理されたレーザ光を各受光器１５₁〜１５ｎで受光
するときに復調するようになっている。

【００２８】この場合、図５に示す投光装置１から照射
されるレーザ光の軌跡の正弦波において、車両８の進行
方向Ｃに対して左から右へ向かう光と、逆に右から左へ
向かう光とでは光の変調処理が異なるので、各受光器１
５₁〜１５ｎの受光信号に差が出てくることとなり、こ
れによりレーザ光の受光時の光の方向性がわかる。この
受光状態を次のように三つの値で表すと、受光パターン
を表現できる。即ち、左から右へ向かう光を受光したと
きは「１」、右から左へ向かう光を受光したときは
「２」、光を受光していないときは「０」とする。

【００２９】図５は、図２において車両８が車線７の中
心線１４から例えば右へずれて走行している場合を示し
ている。この場合は、各受光器１５₁〜１５ｎの受光状
態の値は次のようになる。即ち、あるタイミングで左か
ら右へ向かう光を受光した値の「１」が現れ、次のタイ
ミングでは光を受光していない値の「０」が現れ、その
次のタイミングでは右から左へ向かう光を受光した値の
「２」が現れ、更にその次のタイミングでは光を受光し
ていない値の「０」が再び現れ、次のタイミングでは左
から右へ向かう光を受光した値の「１」が再び現れる。

【００３０】このような受光状態の値で表現される受光
パターンは、図５から明らかなように、値「１」から
「２」に変わるまでの値「０」の間隔ｄ₃が狭く、値
「２」から「１」に変わるまでの値「０」の間隔ｄ₄が
広くなる。したがって、このような受光パターンを検出
したときは、車両８が車線７の中心線１４から右へずれ
て走行していると判断される。

【００３１】次に、図６は、図２において車両８が車線
７の中心線１４から例えば左へずれて走行している場合
を示している。この場合の各受光器１５₁〜１５ｎの受
光状態の値は次のようになる。即ち、あるタイミングで
右から左へ向かう光を受光した値の「２」が現れ、次の
タイミングでは光を受光していない値の「０」が現れ、
その次のタイミングでは左から右へ向かう光を受光した
値の「１」が現れ、更にその次のタイミングでは光を受
光していない値の「０」が再び現れ、次のタイミングで
は右から左へ向かう光を受光した値の「２」が再び現れ
る。

【００３２】このような受光状態の値で表現される受光
パターンは、図６から明らかなように、値「２」から
「１」に変わるまでの値「０」の間隔ｄ₅が狭く、値
「１」から「２」に変わるまでの値「０」の間隔ｄ₆が
広くなる。したがって、このような受光パターンを検出
したときは、車両８が車線７の中心線１４から左へずれ
て走行していると判断される。以上により、車両走行の
車線７の中心線１４から左右どちら側にずれているかを
検出することができる。

【００３３】図７は、図４に示す第二の実施形態におい
て、受光ユニット２の各受光器１５ ₁〜１５ｎで受光す
るレーザ光の方向性を識別する他の例を示す説明図であ
る。この例では、例えば波長Ａのみを検知する１次元の
アレイ状に構成された受光ユニット２ａと、波長Ｂのみ
を検知する１次元のアレイ状に構成された受光ユニット
２ｂとを、左右に隣接配置して受光ユニット２を構成し
たものである。図では、一方の受光ユニット２ａを車両
８の進行方向Ｃに対して右側に、他方の受光ユニット２
ｂを左側に配置し、それぞれを構成する受光器１５
₁ａ，１５₂ａ，…，１５ｎａと、１５₁ｂ，１５₂ｂ，
…，１５ｎｂとは、それぞれ対応する位置に組み合わさ
れている。

【００３４】この場合、図４に示す投光装置１の光変調
部１９では、発光部９から発せられる例えばレーザ光
に、ガルバノミラー１０の所定周期に同期させて往復の
１／２周期毎に、左から右へ向かうときは波長Ａ、右か
ら左へ向かうときは波長Ｂとなるように交互に変調処理
を行う。すると、一方の受光ユニット２ａは、波長Ａの
光を受けたときのみ受光信号を出力し、左から右へ向か
う光を受光したときの値「１」となる。また、他方の受
光ユニット２ｂは、波長Ｂの光を受けたときのみ受光信
号を出力し、右から左へ向かう光を受光したときの値
「２」となる。光を受光していないときは、共に値
「０」となる。

【００３５】この場合の受光ユニット２の全体による受
光パターンは、二つの受光ユニット２ａ，２ｂの受光状
態の値を用いることにより、図５及び図６に示す状態と
全く同様となる。即ち、値「１」→「２」→「１」の間
隔の広狭による受光パターンと、値「２」→「１」→
「２」の間隔の広狭による受光パターンとで、車両走行
の車線７の中心線１４から左右どちら側にずれているか
を検出することができる。なお、図７の場合は、受光ユ
ニット２が波長Ａ用の受光ユニット２ａと、波長Ｂ用の
受光ユニット２ｂとを備えていることから、各受光器内
の光復調部２１は省略できる。

【００３６】なお、以上の説明では、図４において投光
装置１の発光部９の光に変調をかけるのは、ガルバノミ
ラー１０の所定周期に同期させて往復の１／２周期毎に
異なる高調波を乗せて変調処理を行うものとしたが、こ
れに限らず、例えば図５及び図６において、正弦波の中
心軸（１４）を境にして右側に突出する山部に相当する
１／２周期と、左側に突出する山部に相当する１／２周
期とで異なる高調波を乗せて変調処理を行ってもよい。
この場合は、図５及び図６から明らかなように、受光ユ
ニット２が正弦波の中心軸（１４）の右側または左側の
どちらに突出した１／２周期の光を受光したかで、直ち
に車両走行の車線７の中心線１４から左右どちら側にず
れているかを検出することができる。

【００３７】図８は本発明の第三の実施形態を説明する
ための車両８の屋根面を示す平面図である。この実施形
態は、上記車両８の屋根面上の受光ユニット２と平行し
てその一側方又は両側方に所定間隔だけ離して、複数個
の受光器を直線状に配置した方向識別用受光ユニット２
２を設け、上記受光ユニット２と方向識別用受光ユニッ
ト２２との受光パターンから、前記信号処理判断装置３
は車両走行の車線７の中心線１４から左右どちら側にず
れているかを検出するようにしたものである。

【００３８】そのために、図８において、車両８の車体
の中心軸２３上に設けられた受光ユニット２に対し、進
行方向Ｃの例えば右側に短寸の方向識別用受光ユニット
２２を平行に設けている。このときの装置全体のブロッ
ク図は図９のようになり、上記方向識別用受光ユニット
２２は、前記受光ユニット２と同様に例えばレーザ光を
検出する受光センサを有する受光器２４₁〜２４ｍから
なり、各受光器２４₁〜２４ｍ毎の受光信号が信号処理
判断装置３に並列に送出されるようになっている。な
お、この場合は、投光装置１の内部に光変調部は要さな
いし、受光ユニット２及び方向識別用受光ユニット２２
の内部に光復調部は要さない。

【００３９】この実施形態において、受光ユニット２及
び方向識別用受光ユニット２２で投光装置１からのレー
ザ光を受光したときの光の方向性を知ること及び受光パ
ターンの表現について、図１０を参照して説明する。図
１０は、図２において車両８が車線７の中心線１４から
例えば左へずれて走行している場合を示している。この
場合、あるタイミングでまず方向識別用受光ユニット２
２が受光（ｐ）し、その後直ぐに受光ユニット２が受光
（ｑ）して、右から左へ向かう光であると判定し、受光
状態の値は「２」が現れる。次のタイミングでは光を受
光していない値の「０」が現れる。その次のタイミング
ではまず受光ユニット２が受光（ｒ）し、その後直ぐに
方向識別用受光ユニット２２が受光（ｓ）して、左から
右へ向かう光であると判定し、受光状態の値は「１」が
現れる。

【００４０】その後、同様にして、次のタイミングでは
光を受光していない値の「０」が再び現れ、その次のタ
イミングでは右から左へ向かう光を受光した値の「２」
が再び現れる。このような受光状態の値で表現される受
光パターンは、図６の場合と全く同様となり、車両８が
車線７の中心線１４から左へずれて走行していると判断
される。なお、この場合の方向識別用受光ユニット２２
の長さは、図１０に示す光の正弦波の１周期の間に車両
８が進む距離以上が必要となる。

【００４１】図１１は、図８及び図１０に示す実施形態
の他の例を示す説明図である。この例は、図８において
受光ユニット２の両側に二つの方向識別用受光ユニット
２２を設けたものである。図８において、受光ユニット
２と方向識別用受光ユニット２２との間隔は、受光ユニ
ット２の各受光器１５₁〜１５ｎが受光した位置と、方
向識別用受光ユニット２２の各受光器２４₁〜２４ｍが
受光した位置とが区別できるようにするため、広い方が
よいが、その場合車両８の左右へのずれ量が大きくなる
と、方向識別用受光ユニット２２が投光装置１から照射
される光の正弦波の軌跡を外れてしまう可能性がある。
そこで、図１１に示すように、受光ユニット２の両側に
所定距離だけ間隔をあけて、方向識別用受光ユニット２
２ａと２２ｂとを設けたものである。このようにする
と、どちらか一方の方向識別用受光ユニット２２ａ又は
２２ｂが上記光の正弦波の軌跡に掛かることとなる。

【００４２】図１２は本発明の第四の実施形態を説明す
るための車両８と投光装置１との位置関係を示す概要図
である。この実施形態は、前記信号処理判断装置３によ
り、前記受光ユニット２による受光パターンと共に、道
路６からの投光装置１の高さ及び受光ユニット２の高さ
と、上記投光装置１からの光照射の振れ角とを用いて、
車両走行の車線７の中心線１４からのずれ量を検出する
ようにしたものである。

【００４３】図１２は車両８の進行方向側から見た概要
図であるが、図において、道路６からの投光装置１の高
さをｈ₁とし、道路６からの受光ユニット２の高さをｈ₂
とし、上記投光装置１からの光照射の最大振れ角をαと
し、この振れ角αのときの光照射の最大振れ幅をＬ₀と
する。上記の高さｈ₁，ｈ₂は既知であり、投光装置１か
らの光照射の振幅周期及び最大振れ角、受光ユニット２
の各受光器１５₁〜１５ｎの設置間隔等も既知であり、
いずれも図１に示す信号処理判断装置３内の固定情報記
憶部１７から得られる。

【００４４】図１２において、投光装置１から車両８の
屋根面上の受光ユニット２までの距離をｈとすると、ｈ
＝ｈ₁−ｈ₂となる。そして、投光装置１からの光照射の
最大振れ角αと最大振れ幅Ｌ₀とによる三角形に着目す
ると、次式が成り立つ。 Ｌ₀＝（ｈ₁−ｈ₂）・tanα （１） これにより、図１３に示す投光装置１からの光照射の正
弦波において、車線７の中心線１４からのずれ量の最大
Ｌ₀がわかる。

【００４５】次に、図１３において、車線７の中心線１
４からずれ量の最大Ｌ₀までの中間におけるずれ量Ｌ₁の
算出について、図１４を参照して説明する。図１４は投
光装置１からの光照射の正弦波曲線を示しており、Ｘ軸
上に位相をとり、Ｙ軸を振幅としている。この場合、車
両８が車線７の中心線１４（Ｘ軸）から例えば右側にＬ
₁だけずれて走行しているとする。このとき、投光装置
１からの光を受けた受光器１５₁〜１５ｎが、正弦波曲
線上でポイントＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃のようにｍ：ｎの間隔で
現れたとする。そのときのＰ₁の位相をθとすると、
Ｐ₂，Ｐ₃の位相はそれぞれπ−θ，２π＋θとなる。

【００４６】Ｘ軸で表される位相軸はリニアなので、そ
れぞれのポイントＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃間の位相差がそのまま
受光した受光器の間隔の比になる。これを式で表すと、
次式のようになる。 ｜(π−θ)−θ｜：｜(２π＋θ)−(π−θ)｜＝ｍ：ｎ （２） この式（２）からθを求めると、

【数１】 となる。

【００４７】ここで、図１４におけるＸ，Ｙ平面上で
は、正弦波の軌跡は、 ｙ＝［振幅］×sinｘ で表される。したがって、位相θのポイントは、（θ，
［振幅］×sinθ）と表すことができる。図１４でのポ
イントＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃は、最大振れ幅Ｌ₀の正弦波曲線上
の位置となるので、上記ポイントＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃のＹ成
分、つまりＬ₁は、 Ｌ₁＝Ｌ₀・sinθ＝Ｌ₀・sin(π−θ)＝Ｌ₀・sin(２π＋θ) （４） で表される。

【００４８】上記の式（４）において、Ｌ₁は振幅とし
て扱っているので、sinθは絶対値となり、式（３）及
び（４）から次式が得られる。

【数２】 したがって、投光装置１からの光を受けた受光器１５₁
〜１５ｎの受光位置の間隔の割合ｍ：ｎを求めれば、式
（５）によって車線７の中心線１４からのずれ量Ｌ₁を
検出することができる。

【００４９】図１５は本発明の第五の実施形態を説明す
るための投光装置１からの光照射の正弦波のグラフであ
る。この実施形態は、前記信号処理判断装置３により、
前記投光装置１からの光照射を所定周期で往復して振る
１周期を把握し、前記受光ユニット２による受光パター
ンの間隔から車両８の走行速度を検出するようにしたも
のである。

【００５０】図１５は、車両８が車線７の中心線１４か
ら右又は左へずれて走行している場合を一つの図で表示
している。この場合、投光装置１からの光照射の振幅周
期ｔは既知であり、図１に示す信号処理判断装置３内の
固定情報記憶部１７から得られる。そして、上記振幅周
期の１周期ｔの間における受光ユニット２による受光パ
ターンの１周期の間隔Ｄは、Ｄ₁又はＤ₂となる（Ｄ＝Ｄ
₁＝Ｄ₂）。この間隔Ｄ ₁又はＤ₂は、車両８の走行速度が
速ければ長くなり、遅ければ短くなる。したがって、こ
のときの走行速度Ｖは次式で求められる。 Ｖ＝Ｄ／ｔ

【００５１】図１６は、以上の動作を制御する信号処理
判断装置３の処理手順を示すフローチャートである。ま
ず、信号処理判断装置３内の受光処理部１６から、受光
ユニット２で検出した受光信号により作成した受光パタ
ーンを位置判断部１８へ送る。このとき、上記位置判断
部１８は、受光パターンを受信したか否か判断する（ス
テップＳ１）。受信していない場合は、“Ｎｏ”側へ進
んで受信するまで待つ。受信したら、“Ｙｅｓ”側へ進
んでステップＳ２に入る。

【００５２】次に、位置判断部１８は、固定情報記憶部
１７から、道路６からの投光装置１の高さｈ₁、受光ユ
ニット２の高さｈ₂、上記投光装置１からの光照射の最
大振れ角α、この振れ角αのときの光照射の最大振れ幅
Ｌ₀、光照射の振幅周期ｔ、及び受光ユニット２の各受
光器１５₁〜１５ｎの設置間隔等の固定情報を読み出す
（ステップＳ２）。

【００５３】次に、位置判断部１８は、上記受光処理部
１６からの受光パターンのデータ及び固定情報記憶部１
７からの各種の固定情報を用いて、車両８の走行位置の
算出をする（ステップＳ３）。このとき、投光装置１か
らの光を受光した受光器１５ ₁〜１５ｎの間隔が等間隔
か、或いは不等間隔であるかの受光パターンにより、車
線７の中心線１４上を走行しているか、中心線１４から
左右どちらかへずれて走行しているかを判断する。さら
に、上記受光パターンと共に、道路６からの投光装置１
の高さｈ₁及び受光ユニット２の高さｈ₂と、上記投光装
置１からの光照射の振れ角とを用いて、車両走行の車線
７の中心線１４からのずれ量を検出する。

【００５４】次に、位置判断部１８は、上記投光装置１
からの光照射を所定周期で往復して振る１周期ｔを把握
し、上記受光ユニット２による受光パターンの間隔Ｄか
ら車両８の走行速度Ｖを算出する（ステップＳ４）。

【００５５】次に、位置判断部１８は、上記のように算
出した結果を出力し（ステップＳ５）、それを表示部４
へ表示し、又はコントロール部５へ送る。これにより、
車両８の運転者は、自車の車線７上の走行位置を知るこ
とができる。また、上記位置判断部１８の出力信号をコ
ントロール部５に送った場合は、車両８のステアリング
コントロール量を演算することができる。

【００５６】なお、以上の説明では、投光装置１は道路
６の車線７の上方に設けられ、その発光部９からの光を
上記車線７の中心線１４の上方から鉛直下方に向けて照
射するものとしたが、上記投光装置１を道路６の外側辺
部の上方に設け、その発光部９からの光を上記車線７の
斜め上方から斜め下方に向けて照射するようにしてもよ
い。この場合は、上記投光装置１から斜め下方に向けて
照射する光の角度に応じて所要の補正を行い、図１２に
示す投光装置１から車両８の屋根面上の受光ユニット２
までの距離ｈや光照射の最大振れ幅Ｌ₀等の計算をすれ
ばよい。このようにすると、上記投光装置１の設置が容
易となる。

【００５７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
請求項１に係る発明によれば、道路面に特別の検出補助
手段を設置することなく、設置作業や保守が容易である
と共に、投光手段からの光を受光ユニットで受光するだ
けであり、天候や磁気等の周囲の環境に影響されること
なく正確に車両走行の位置検出ができる。したがって、
車両の運転者は、自車の車線上の走行位置を正確に知る
ことができ、運転操作に役立たせることができる。

【００５８】また、請求項２に係る発明によれば、投光
手段の発光部からの光の照射において所定周期の往復の
１／２周期毎に変調をかけ、この投光手段からの光を受
光ユニットで受光することにより、信号処理判断手段は
車両走行の車線の中心線から左右どちら側にずれている
かを検出することができる。

【００５９】さらに、請求項３に係る発明によれば、車
両の屋根面上の受光ユニットと平行してその一側方又は
両側方に所定間隔だけ離して方向識別用受光ユニットを
設けることにより、上記受光ユニットと方向識別用受光
ユニットとの受光パターンから、信号処理判断手段は車
両走行の車線の中心線から左右どちら側にずれているか
を検出することができる。

【００６０】さらにまた、請求項４に係る発明によれ
ば、信号処理判断手段の演算により、受光ユニットによ
る受光パターンと共に、道路からの投光手段の高さ及び
受光ユニットの高さと、上記投光手段からの光照射の振
れ角とを用いて、車両走行の車線の中心線からのずれ量
を検出することができる。

【００６１】また、請求項５に係る発明によれば、信号
処理判断手段の演算により、投光手段からの光照射を所
定周期で往復して振る１周期を把握し、受光ユニットに
よる受光パターンの間隔から車両の走行速度を検出する
ことができる。

【００６２】さらに、請求項６に係る発明によれば、信
号処理判断手段の出力側に、該信号処理判断手段からの
出力信号を入力して車両のステアリングコントロール量
を演算する制御手段を設けたことにより、車両のステア
リングコントロール量を演算して、車両のステアリング
コントロールを自動的に制御することができ、自動走行
を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による車両走行位置検出システムの実
施の形態を示すブロック図である。

【図２】 上記車両走行位置検出システムの概要を示す
模式図である。

【図３】 車両の屋根面上に設けられた受光ユニットの
位置における投光装置から照射されるレーザ光の正弦波
軌跡を示す説明図である。

【図４】 本発明の第二の実施形態を示すブロック図で
ある。

【図５】 投光装置から照射される光の軌跡の正弦波に
おいて、車両が車線の中心線から例えば右へずれて走行
している場合を示している。

【図６】 投光装置から照射される光の軌跡の正弦波に
おいて、車両が車線の中心線から例えば左へずれて走行
している場合を示している。

【図７】 図４に示す第二の実施形態において、受光ユ
ニットの各受光器で受光する光の方向性を識別する他の
例を示す説明図である。

【図８】 本発明の第三の実施形態を説明するための車
両の屋根面を示す平面図である。

【図９】 上記第三の実施形態における装置全体のブロ
ック図である。

【図１０】 上記第三の実施形態において、受光ユニッ
ト及び方向識別用受光ユニットで投光装置からのレーザ
光を受光したときの光の方向性を知ること及び受光パタ
ーンの表現について示す説明図である。

【図１１】 図８及び図１０に示す第三の実施形態の他
の例を示す説明図である。

【図１２】 本発明の第四の実施形態を説明するための
車両と投光装置との位置関係を示す概要図である。

【図１３】 投光装置からの光照射の正弦波において、
車線の中心線からのずれ量の最大及び中間におけるずれ
量を示すグラフである。

【図１４】 図１３において、車線の中心線からずれ量
の最大までの中間におけるずれ量の算出について説明す
るための光照射の正弦波曲線である。

【図１５】 本発明の第五の実施形態を説明するための
投光装置からの光照射の正弦波のグラフである。

【図１６】 本発明の車両走行位置検出システムの動作
を制御する信号処理判断装置の処理手順を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１…投光装置 ２…受光ユニット ３…信号処理判断装置 ４…表示部 ５…コントロール部 ６…道路 ７…車線 ８…車両 ９…発光部 １０…ガルバノミラー １４…車線の中心線 １５₁〜１５ｎ…受光器 １６…受光処理部 １７…固定情報記憶部 １８…位置判断部 １９…光変調部 ２０…受光センサ ２１…光復調部 ２２，２２ａ，２２ｂ…方向識別用受光ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA17 AA20 BB15 CC11 GG04 JJ02 JJ05 JJ25 LL13 LL62 MM03 MM16 NN08 NN20 QQ23 SS02 SS13 3D032 CC20 CC30 DA23 DA84 DA88 EB04 EC34 GG01 5H180 AA01 CC03 JJ28

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路の車線の上方に設けられ、指向性の
   高い光を発する発光部を有し、この発光部からの光を上
   記車線の中心線の上方から鉛直下方に向けて照射すると
   共に、該中心線と直角方向に所定周期で往復して振る手
   段を有する投光手段と、 車両の屋根面上に設けられ、該車両の車体の中心軸上に
   複数個の受光器が直線状に配置され、上記投光手段から
   の光を受光する受光ユニットと、 上記車両に搭載され、上記受光ユニットからの受光信号
   を入力して受光パターンを作成し、この受光パターンか
   ら上記車両の走行位置を判断する信号処理判断手段と、 上記信号処理判断手段からの出力信号を入力して車両走
   行位置の情報を表示する表示手段と、を備えて成ること
   を特徴とする車両走行位置検出システム。
2. 【請求項２】 上記投光手段の発光部からの光の照射に
   おいて所定周期の往復の１／２周期毎に変調をかけ、こ
   の投光手段からの光を受光ユニットで受光することによ
   り、上記信号処理判断手段は車両走行の車線の中心線か
   ら左右どちら側にずれているかを検出するものとしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の車両走行位置検出システ
   ム。
3. 【請求項３】 上記車両の屋根面上の受光ユニットと平
   行してその一側方又は両側方に所定間隔だけ離して、複
   数個の受光器を直線状に配置した方向識別用受光ユニッ
   トを設け、上記受光ユニットと方向識別用受光ユニット
   との受光パターンから、上記信号処理判断手段は車両走
   行の車線の中心線から左右どちら側にずれているかを検
   出するものとしたことを特徴とする請求項１記載の車両
   走行位置検出システム。
4. 【請求項４】 上記信号処理判断手段は、上記受光ユニ
   ットによる受光パターンと共に、道路からの投光手段の
   高さ及び受光ユニットの高さと、上記投光手段からの光
   照射の振れ角とを用いて、車両走行の車線の中心線から
   のずれ量を検出するものとしたことを特徴とする請求項
   １，２又は３記載の車両走行位置検出システム。
5. 【請求項５】 上記信号処理判断手段は、上記投光手段
   からの光照射を所定周期で往復して振る１周期を把握
   し、上記受光ユニットによる受光パターンの間隔から車
   両の走行速度を検出するものとしたことを特徴とする請
   求項１〜４のいずれかに記載の車両走行位置検出システ
   ム。
6. 【請求項６】 上記信号処理判断手段の出力側に、該信
   号処理判断手段からの出力信号を入力して車両のステア
   リングコントロール量を演算する制御手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両走行
   位置検出システム。