JP2001143193A - 磁気式レーンマーカを用いる車両の位置検出装置、ならびに位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少数の磁気センサで、車両の横位置を検出可
能にする。 【解決手段】 二次元の磁気センサ５が検出した磁気ベ
クトル成分Ｖ_X、Ｖ_Yと、別に求めた距離Ｌ_Yとから、
（Ｖ_X）：（Ｖ_Y）＝（Ｌ_X）：（Ｌ_Y）なる比例関係に基
づいて、レーンマーカに対する車両の横位置Ｌ_Xを、演
算によって求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の操舵制御や
駆動制御に用いられる磁気式の車両横位置検出方法、な
らびにそのための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気式の横位置車両検出方法なら
びに装置に関しては、工場内を走行する無人搬送車に用
いられているものが広く知られており、また最近では、
高度道路情報システムの開発の一環として、道路上を走
行する一般の乗用車などの操縦支援を目的としたもの
が、種々提案されている。前者の例としては、たとえば
特開平１−２８２６１５号公報、実公平４−４５０４１
号公報、特開平１−２５３００７号公報、あるいは特開
平７−１３６２１号公報が、挙げられる。また後者の例
としては、特開平１１−１２５５０２号公報が、挙げら
れる。

【０００３】上記各公報に開示された技術はいずれも、
磁性体を備えたレーンマーカを車両の走行経路に沿って
工場の床や道路の路面に埋め込み、この磁性体から発す
る磁気を車両に設けた磁気センサで検出し、この検出結
果に基づいて磁性体と車両との相対位置を演算などによ
って求めるものである。

【０００４】その結果をもとに、車両の位置ならびに方
向が走行経路に対して適切であるか否かを判断し、必要
に応じて車両の駆動ならびに操舵を適切に制御して、車
両を自動的に走行経路に沿って安全に走行させようとす
るものである。

【０００５】これらのうち最後の公報を除く４件に開示
された内容では、レーンマーカを走行経路に沿って１列
に埋設し、車両には複数の磁気センサを無人車の走行方
向に対して垂直な向きにアレイ状に並べたものを、配置
している。いずれの場合にも、車両に配置された磁気セ
ンサは、アレイ状の複数のセンサのうち、どのセンサが
レーンマーカの磁気を強く検出するかを監視して、無人
車の走行方向に対して垂直な向きにおける車両のレーン
マーカに対する相対位置を検出している。

【０００６】最後の公報に開示された内容では、前４件
の公報と同様にレーンマーカを走行経路に沿って１列に
埋設し、車両に磁気センサをアレイ状に配列するが、磁
気センサはレーンマーカの磁気を鉛直方向成分と車両の
走行方向に対して直交する水平方向成分とに分けて検出
する機能を備えており、さらに車両には車高センサを備
えている。これにより、磁気センサからみたレーンマー
カの向きを鉛直方向成分と水平方向成分とのベクトル合
成によって求め、これと車高センサが検出したレーンマ
ーカからみた磁気センサの高さとから、磁気センサから
みたレーンマーカの位置を演算によって求め、レーンマ
ーカに対する車両の位置を算出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２は、レーンマーカ
から発せられる磁力線と、磁気センサによって検出され
る磁気ベクトルとの関連について、模式的に示したもの
である。図２においては、図の上下方向は鉛直方向を示
し、図の左右方向は車両の走行方向に垂直な水平方向を
示す。すなわち、車両の走行方向は図面を貫通する方向
となる。

【０００８】図２に示すように、車両に搭載される磁気
センサが図にEで示した高さにある場合には、レーンマ
ーカ３の付近においては、磁気ベクトルＶ１あるいはＶ
２については、これら磁気ベクトルのほぼ延長線上に、
レーンマーカ３が存在する。

【０００９】しかし、磁気ベクトルＶ３ないしＶ６につ
いてみると、磁気ベクトルの延長線上から外れた位置
に、実際にはレーンマーカ３が存在する。換言すれば、
磁気ベクトルＶ３ないしＶ６は、レーンマーカ５の実際
の位置を正しく指し示していないことになる。この傾向
は、図面の左右方向、すなわち車両の走行方向に垂直な
水平方向にレーンマーカ３から離れるほど、顕著にな
る。この問題は、レーンマーカを設置する目的のひとつ
が車両の走行方向に垂直な水平方向における位置の計測
にあるため、無視できない問題である。

【００１０】この問題を回避するためには、車両に設け
られる磁気センサが、常にＶ１あるいはＶ２を検出でき
る位置、すなわちレーンマーカ３に近い位置に存在しな
ければならない。このためには、車両に磁気センサを搭
載するにあたり、車両の走行方向に垂直な水平方向に検
出範囲を広くしなければならない。

【００１１】このためには、車両に搭載するセンサの数
を増やさなければならない。このことは、工場内を走行
する無人車などへの適用ではさほど大きな問題とはなら
ないが、一般の乗用車などへの適用を考えると、コスト
面や信頼性の面で不利になる。

【００１２】また、上記のうちたとえば特開平７−１３
６２１号公報では、レーンマーカが２個ひと組となって
おり、必要なレーンマーカの数が多くなりがちである。
このことは工場内のように走行経路の総延長が短く限ら
れている場合にはさほど大きな問題とはならないが、高
速道路などのように走行経路の総延長が長い場合には、
レーンマーカの設置から保守までを考えると、大幅なコ
ストアップを招いてしまう。

【００１３】これに対して最後の公報に開示された内容
では、磁気センサはアレイ状ではなく、またレーンマー
カも２個ひと組ではないため、上記のような問題は回避
される。しかし、車高センサはセンサ自身と路面との距
離を測定するものであり、乗員数の多少による車高の変
化は正確に検出できても、レーンマーカの埋設深さの誤
差に対処することは、できない。

【００１４】このため、レーンマーカの埋設深さにばら
つきがある場合にも、それを車高センサが相対的な車高
の変化としては検出できないため、車高を誤って検出す
ることになり、その結果として車両の横位置検出の精度
に悪影響を及ぼしてしまう。このことは、高速道路上を
走行する一般車両のように高速で走行する車両への応用
においては、高速ゆえに舵角のわずかな変化が短時間に
横位置を大幅に変化させることを考えると、影響の程度
によるとは言え本質的には看過できない問題である。

【００１５】かかる課題を解決し、比較的低コストの構
造で、しかも車両の横位置検出を高精度で行えるように
することが、本願発明が解決しようとする課題である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明においては、磁性体を備え、磁性体の近傍
においては鉛直方向に磁力線を有するように路面上に埋
設される磁気式レーンマーカと、車両に搭載されて磁気
式レーンマーカが発する車両の走行方向ならびに走行方
向に対して垂直な方向のそれぞれ路面に平行な成分を検
出する磁気方位センサと、磁気方位センサが検出した成
分と車両の走行距離から、磁気方位センサに対する磁気
式レーンマーカの相対位置を求める位置検出手段とを設
けたものであり、さらにレーンマーカが発する磁気のう
ちで車両の走行方向の成分が急激に極性を反転すること
を検出して、極性が反転した位置をレーンマーカの直上
もしくは真横とみなす手段と、その極性が反転した位置
から車両が走行した距離から、車両が隣接するレーンマ
ーカの中間点に到達したことを検出する補正タイミング
検出手段と、磁気方位センサが隣接するレーンマーカの
中間点に到達したときに磁気方位センサによって検出さ
れる磁気を地磁気とみなして、この地磁気の影響を排除
するように磁気の向きを補正する地磁気成分補正手段と
を、それぞれ設けたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための好
適な一形態について、図面を適宜引用しつつ説明する。
図１に、本発明の実施形態の一例の概要を示す。図１は
車両の走行経路を示す平面図であり、図において１は道
路であり、２は道路１上の１車線を示す。３は磁気式の
レーンマーカである。レーンマーカ３は、道路１の表面
近くであって車線２の幅方向に関してほぼ中央の位置
に、車線２の延伸方向、すなわち車両の走行方向に沿っ
て等間隔に設置される。レーンマーカ３の設置間隔は、
好ましくは数メートル程度である。

【００１８】４は車両であり、道路１上を車線２に沿っ
て走行しようとするものである。５は車両４に搭載され
た二次元の磁気方位センサであり、車両４の前後方向す
なわち図においては車線の延伸方向、ならびに車両４の
左右方向すなわち図においては車線の幅方向における磁
気成分を、それぞれ検出する機能を持つ。このような磁
気方位センサは、地磁気を利用した方位計や陰極線管の
地磁気補正などに、多く用いられている。このセンサの
構造の一例を、図１１に示す。図において１１はセンサ
部であり、互いに直交する向きに巻回された励磁用コイ
ル５１ｅと、これら励磁用コイル５１ｅと４５の角度を
なす向きに互いに直交する向きに巻回された1対の検出
用コイル５１ｘならびに５１ｙとを、備えている。この
場合、検出用コイル５１ｘならびに５１ｙの巻線の軸方
向を、検出すべき磁気の方向と一致させるべきである。
励磁用コイル５１ｅには、発振回路５６から分周回路５
５を経て、励磁周波数ｆ₀の電圧が供給され、励磁用コ
イル５１ｅの周囲に磁界を発生する。一方、検出用コイ
ル５１ｘならびに５１ｙの一方の端には、基準電圧発生
回路５７から基準電圧が供給されるとともに、他方の端
は、位相検波回路５２ｘならびに５２ｙに、それぞれ接
続されている。また、位相検波回路５２ｘならびに５２
ｙには、上述の分周回路５５から、励磁周波数ｆ₀の2倍
にあたる２ｆ₀の周波数の電圧が供給される。ここで、
センサ５1が磁界の無い場所に置かれていると、検出用
コイル５１ｘならびに５１ｙから位相検波回路５２ｘな
らびに５２ｙに、励磁周波数ｆ₀の電圧と同じ周波数、
同じ位相の電圧が出力される。これらの電圧は、それぞ
れ位相検波回路５２ｘならびに５２ｙに供給されるが、
ここで検出用コイル５１ｘならびに５１ｙからの出力電
圧が分周回路５５からの励磁周波数ｆ₀の電圧と等しい
位相であるため、位相検波回路５２ｘならびに５２ｙか
らは出力が発生しない。そのため、積分回路５３ｘなら
びに５３ｙにはいずれも入力信号が供給されず、その結
果直流電流増幅回路５３ｘならびに５３ｙからは、出力
が出ない。一方、センサ５１が磁界中に置かれると、検
出用コイル５１ｘならびに５１ｙから出力する電圧の位
相が、磁界のうちそれぞれのコイルの軸方向の成分の強
さに応じて、変化する。この変化分が、位相検波回路５
２ｘならびに５２ｙによって取り出されて、積分回路５
３ｘならびに５３ｙに伝えられる。積分回路５３ｘなら
びに５３ｙでは、位相の変化分が電圧の大きさに変換さ
れて出力される。この電圧の大きさは、直流電流増幅回
路５４ｘならびに５４ｙにおいて適切な大きさの電流に
変換されて出力される。この直流電流増幅回路５４ｘな
らびに５４ｙの出力は、センサ５１の位置における磁界
の大きさを、それぞれ検出用コイル５１ｘならびに５１
ｙの軸方向の成分について示す信号である６は車速セン
サであり、車両４の走行速度を検出する。７はやはり車
両４に搭載された制御部であり、この制御部７には磁気
センサ５によって検出された磁気成分、ならびに車速セ
ンサ６によって検出された車両４の走行速度が、それぞ
れ信号として伝えられる。

【００１９】ここで、レーンマーカ３は、磁力線を鉛直
方向に発生するように、道路１の表面付近に設置され
る。このレーンマーカ３から、ある高さの水平面におけ
る磁力線分布のレーンマーカ３のN極の方向からみた状
態を、図３に示す。図３に示されるように、レーンマー
カ３からの磁気は水平面内において、放射状である。こ
のような磁力線分布は、たとえば円柱状の両底面を磁極
とするように着磁された永久磁石をレーンマーカ３に用
いることで、容易に実現可能である。この場合、かかる
永久磁石は、円柱状の形状の母線を鉛直方向に向けて設
置されるべきである。

【００２０】このような水平面上の磁力線の分布におい
ては、レーンマーカ３から等距離における任意の点にお
いては、この磁力線に基づく磁気ベクトルの水平成分
は、レーンマーカ３の位置から放射状であり、かつ同一
強度である。このため、レーンマーカ３に対する磁気セ
ンサ５の相対的な高さが変化しても、磁気ベクトルの大
きさは変化するものの向きは変化しない。これを利用し
て、レーンマーカ３の磁気を磁気センサ５が検出できる
範囲においては、磁気センサ５によってレーンマーカ３
が存在する向きを知ることが可能である。

【００２１】一方、車両４に搭載された二次元の磁気セ
ンサ５、車速センサ６、ならびに制御部７の接続構成
を、図４に示す。図４において、８は磁気センサ駆動
部、９はインタフェース部、１０はマイクロプロセッ
サ、１１はメモリ、１２は外部出力インタフェース部、
１３は外部制御装置である。磁気センサ５は、車両４に
おいて、車両４が図１に示したレーンマーカ３の付近を
通過したときにレーンマーカ３の磁気を検出できるよう
な位置に、搭載されている。ここで、磁気センサ５の搭
載位置としては、車両下部の、いわゆるフロアパネルの
他、車両前端のバンパー部分など、種々の位置が考えら
れる。磁気センサ５は前述のように二次元の検出機能を
備えており、車両の前後方向と左右方向の磁気成分を、
それぞれ独立に検出できる。

【００２２】図４に示すように、磁気センサ５には磁気
センサ駆動部８が接続されている。この磁気センサ駆動
部８は、検出された磁気成分に応じた出力信号を磁気セ
ンサ５において生成するために必要な駆動電流を磁気セ
ンサ５に供給する一種の電源である。磁気センサ駆動部
８は、上述の図１１における基準電圧発生回路５７に電
力を供給する。また、車速センサ６は、車両４の走行速
度を検出して走行速度に応じた信号を出力するもので、
一般の乗用車などにもすでに多用されているものであ
る。

【００２３】磁気センサ５ならびに車速センサ６は、入
力インタフェース部９を介してそれぞれマイクロプロセ
ッサ１０に接続されている。入力インタフェース部９
は、よく知られた構造のＡ／Ｄ変換回路で構成され、上
述の図１１における直流電流増幅回路５３ｘならびに５
３ｙからの出力を、それぞれマイクロプロセッサ１０へ
の入力に適したディジタル信号に変換して、マイクロプ
ロセッサ１０に向けて出力するものである。現在では、
入力インタフェース部９とマイクロプロセッサ１０をひ
とつの集積回路に構成したものが、すでにさまざまな用
途に用いられ、その構成については当業者に周知の範囲
である。

【００２４】マイクロプロセッサ１０は、入力インタフ
ェース部９を介して入力された磁気センサ５ならびに車
速センサ６からの出力信号をもとに、レーンマーカ３と
磁気センサ５との水平方向の相対位置を求め、この相対
位置に応じた信号を、出力するものである。この相対位
置を求める動作は、後述する演算によって行われる。マ
イクロプロセッサ１０には、メモリ１１ならびに外部出
力インタフェース部１２が、それぞれ接続されている。
メモリ１１は、マイクロプロセッサ１０の演算に必要な
プログラム、入力インタフェース部９を介してディジタ
ル化されて入力された磁気センサ５ならびに車速センサ
６からの出力信号、演算途中のデータ、ならびに演算結
果の出力データを、それぞれ必要に応じて一時的に、も
しくは定常的に記憶する。外部出力インタフェース部１
２は、マイクロプロセッサ１０による演算の結果を、外
部制御装置１３に入力可能な形態の信号に変換する。

【００２５】外部制御装置１３は、外部出力インタフェ
ース部１２を介して出力されたマイクロプロセッサ１０
による演算の結果に基づいて、必要に応じて車両４の運
転者に対して注意を促す表示を行ったり、または車両４
自身に対して操舵や駆動の自動制御を行ったりする。

【００２６】次に、上記のシステムの動作について説明
する。ここでは、説明の便宜上、まず地磁気の影響を考
慮しない場合について説明し、次いで、地磁気を補正す
る場合について説明する。図５に、磁気センサによるレ
ーンマーカ位置検出の原理を示す。図５において、図５
には示されない車両４は、点Ａから点Ｂに向かって破線
の向きに走行する。点Ａを車両の現在位置とする。点Ｂ
はＸＺ平面上の点とする。実際には、磁気センサ５によ
って検出される磁気のＹ軸成分Ｖ_Yの時間的変化が極大
になる点として検出可能である。

【００２７】水平面内において車両の走行方向をＹ方向
とし、Ｙ軸に垂直な水平面内の方向をＸ軸方向とする。
点Ｂはレーンマーカ３からみてＸ軸方向に距離Ｌ_Xだけ
隔たった点にあるものとする。点Ａと点Ｂとは、Ｙ方向
に距離Ｌ_Yだけ隔たっているものとする。ここで、車両
４に搭載された図６には示されない磁気センサ５は、レ
ーンマーカ３から発する図示しない磁気ベクトルの水平
方向成分Ｖ_Hの、Ｘ軸成分Ｖ_XとＹ軸成分Ｖ_Yとを、それ
ぞれ検出する。ここで、図から明らかなように、

【００２８】 ｜（Ｖ_X）｜：｜（Ｖ_Y）｜＝（Ｌ_X）：（Ｌ_Y） なる比例関係が存在する。これを別の形式で表現する
と、

【００２９】 ｜（Ｖ_X）｜／｜（Ｖ_Y）｜＝（Ｌ_X）／（Ｌ_Y） となる。これをさらに直せば、

【００３０】 （Ｌ_X）＝｛｜（Ｖ_X）｜／｜（Ｖ_Y）｜｝×（Ｌ_Y） となる。すなわち、磁気センサ５によって検出された磁
気ベクトルの成分Ｖ_XならびにＶ_Yに加えて、距離Ｌ_Yを
知れば、これらの値を上記にあてはめることにより、容
易にＬ_Xの値を求めることができ、車両４がレーンマー
カ３からどの程度離れているか、換言すれば車両の横位
置がどうであるかを、求めることができる。すなわち、
このＬ_Xの値を零に近づけるように駆動制御や操舵制御
を常に行うことによって、車両４をレーンマーカ３に沿
って安全に走行させることができる。そのためには、｜
（Ｖ_X）｜／｜（Ｖ_Y）｜の値をできる限り小さくするよ
うに、制御を行えばよいことになる。

【００３１】ここで図５から明らかなように、｜
（Ｖ_X）｜／｜（Ｖ_Y）｜の値は、レーンマーカ３から発
する磁気ベクトルの水平成分Ｖ_Hの座標軸に対する向き
によって、一意的に決まるものである。したがって、こ
の値は磁気センサ５のレーンマーカ３に対する相対的な
高さには、影響されない。

【００３２】次に、地磁気の影響を排除する方法につい
て、説明する。図６に示すように複数のレーンマーカ３
が既知の間隔Ｌｍを隔てて設置されており、車両４の前
方直近のレーンマーカ３と車両４の後方直近のレーンマ
ーカ３の中間点、すなわち図６においては距離Ｌｍ／２
で示した地点に位置するときには、車両４の前方直近の
レーンマーカ３と車両４の後方直近のレーンマーカ３と
のそれぞれの磁気ベクトルの影響が、いずれも同様に小
さくなる。そこで、この中間点において磁気センサ５が
検出した磁気ベクトルを、地磁気ベクトルＧとみなす。

【００３３】そこで、このようにして求めた地磁気ベク
トルＧの影響を補正する方法について、図８を用いて説
明する。図８において、磁気センサ５によって検出され
た磁気ベクトル成分Ｖ_XならびにＶ_Yから地磁気ベクトル
Ｇの図示しない成分をベクトル減算したものを、それぞ
れＶ_XGならびにＶ_YGとし、 Ｖ_XGとＶ_YGの合成ベクトル
をＶ_HGとして示す。ここで図５と同様に考えれば、

【００３４】 （Ｌ_X）＝｛｜（Ｖ_XG）｜／｜（Ｖ_YG）｜｝×（Ｌ_Y） となる。ここでＶ_XGならびにＶ_YGがそれぞれ地磁気ベク
トルＧの図示しない成分をベクトル減算したものである
ことを考えて、地磁気ベクトルＧの図示しないＸ軸成分
ならびにＹ軸成分をそれぞれＧ_XならびにＧ_Yと表記すれ
ば、上述のＶ_XならびにＶ_Yを用いて

【００３５】Ｖ_XG＝Ｖ_X−Ｇ_X

【００３６】Ｖ_YG＝Ｖ_Y−Ｇ_Yであることから、

【００３７】（Ｌ_X）＝｛｜（Ｖ_X−Ｇ_X）｜／｜（Ｖ_Y−
Ｇ_Y）｜｝×（Ｌ_Y） となり、地磁気ベクトルＧの影響を排除して車両の横位
置Ｌ_Xを求めることができる。ここで、Ｇ_XならびにＧ_Y
については車両４が二つのレーンマーカ３の中間点に到
達した時点で上述のように予め計測から求めておけばよ
く、Ｖ_XならびにＶ_Yについてはその都度計測すればよ
い。このようにして、実際にＬ_Xをリアルタイムで求め
ることができる。

【００３８】上記に説明した方法を用いて、道路１上を
走行する車両４の横位置を実際に検出する一連のプロセ
スについて、下記に改めて説明する。図９において、点
Ｃは、レーンマーカ３（ｎ）の中心を通り車両４の走行
方向に直交する直線（以下、この直線を磁気マーカ左右
ラインと呼ぶ）を、車両４に搭載された磁気センサ５が
通過した点を示す。また、点Ｄは、二つのレーンマーカ
３の中間点を示す点である。この点Ｄは仮想的な点であ
り、実際には目印が設置されてはいない。

【００３９】車両４に搭載された制御部７は、点Ｃを通
過したことを検出し、そののちに、車両４が点Ｄに到達
することを監視する。この点Ｃ通過の検出については、
後述する。点Ｄへの到達の監視は、車両４が点Ｃを通過
してからの車両４の走行距離を監視することによって行
われる。車両４が点Ｃを通過してから、二つのレーンマ
ーカ３の設置間隔の１／２の距離を走行した時点で、車
両４が点Ｄに到達したものとみなす。この距離の検出に
ついては、車両４に搭載された車速センサによって計測
される車両の速度に、車両４が点Ｃを通過してからの経
過時間を乗ずることによって、求められる。

【００４０】車両４が点Ｄに到達した時点で、制御部７
はセンサ５が検出した磁気ベクトルを地磁気とみなし
て、この磁気ベクトルのＸ軸成分をＧ_X、Ｙ軸成分をＧ_Y
として、それぞれメモリ１１に記録する。

【００４１】車両４が点Ｄを通過したのち、センサ５が
点Ａにおいて磁気ベクトルＶを検出した時点で、この磁
気ベクトルＶのＸ軸成分をＶ_X、Ｙ軸成分をＶ_Yとして、
時刻をＴ０として、それぞれメモリ１１に記録する。

【００４２】さらに、車両４が（ｎ＋１）番目の磁気マ
ーカ左右ライン上の点Ｂに到達した時点で、制御部７が
この時刻Ｔ１をメモリ１１に記録する。

【００４３】次に、制御部７が、車両４が点Aを通過し
てから点Ｂに到達するまでの経過時間ΔＴを、

【００４４】ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０ として算出する。また、この経過時間ΔＴと、点Ａから
点Ｂまでにおける車両４の平均走行速度Ｓａｖｅとか
ら、距離Ｌ_Yを

【００４５】Ｌ_Y＝Ｓａｖｅ×ΔＴ によって求める。この場合、平均速度に代えて車両の瞬
間速度を用いて、この瞬間速度を経過時間ΔＴにわたっ
て積分することによっても、移動距離Ｌ_Yを求めること
ができる。

【００４６】そこで、上記の距離Ｌ_Y、磁気ベクトルＶ
のＸ軸成分Ｖ_X、磁気ベクトルＶのＹ軸成分Ｖ_Y、地磁気
ベクトルＧのＸ軸成分Ｇ_X、ならびに地磁気ベクトルＧ
のＹ軸成分Ｇ_Yを用いて、上述の式

【００４７】（Ｌ_X）＝｛｜（Ｖ_X−Ｇ_X）｜／｜（Ｖ_Y−
Ｇ_Y）｜｝×（Ｌ_Y） から、車両４の横位置Ｌ_Xを求めることができる。

【００４８】このようにして求められたＬ_Xの値に応じ
て、必要な信号を適宜生成して車線逸脱警告装置もしく
は車両制御装置に出力するようにすればよい。

【００４９】次に、車両４が磁気マーカ左右ライン上の
点Ｃもしくは点Ｂを通過したことを検出する手法につい
て、説明する。図１０は、車両４が走行中にセンサ５に
よって検出される磁気ベクトルの変化を、図示したもの
である。この図１０においては、理解を容易にする目的
で、磁気ベクトルをＹ軸成分のみに限って示している。
図１０においては、センサ５によって検出される磁気ベ
クトルのＹ軸成分の方向として、車両４の走行方向と一
致する方向を正の方向、車両４の走行方向と逆の方向を
負の方向と定めている。

【００５０】図１０に示すように、車両４の走行につれ
て、センサ５によって検出される磁気ベクトルのＹ軸成
分の大きさは、図に示すように変化する。この変化は、
車両４の走行方向と車両４からみたレーンマーカ３の方
向とがなす角度の余弦値の変化と、車両４とレーンマー
カ３との距離に基づく磁気ベクトルの大きさの変化とに
起因するものである。

【００５１】車両４が点Ａを通過した直後には、車両４
とレーンマーカ３との距離が減少することによる磁気ベ
クトルの大きさの増加が相対的に大きく影響するため、
磁気ベクトルのＹ軸成分の大きさは、車両４の走行につ
れて増大する。ただし、このＹ軸成分の大きさは単調に
増大はせず、ある点で極大となる。この点を、図１０に
おいてＰ１として示している。

【００５２】この点以降、車両４の走行方向と車両４か
らみたレーンマーカ３の方向とがなす角度の余弦値の減
少が相対的に大きく影響するため、車両４とレーンマー
カ３との距離の減少に伴って磁気ベクトルの大きさはさ
らに増大するにもかかわらず、磁気ベクトルのＹ軸成分
の大きさは、車両４の走行につれて減少する。

【００５３】その後、車両４がさらに走行を続けると、
磁気ベクトルのＹ軸成分の大きさはゼロとなる。これ
は、車両４の走行方向と車両４からみたレーンマーカ３
の方向とがなす角度の余弦値がゼロとなるためである。
このことは、レーンマーカ３が車両４の真横、厳密には
センサ５の真横にあることを意味する。すなわち、この
時点で車両４が磁気マーカ左右ライン上の点Bを通過し
たものと、みなすことができる。

【００５４】その後、磁気ベクトルのＹ軸成分の極性は
逆になり、その大きさは逆方向に増大する。以降上記と
同様に、車両が図に点Ｐ２として示した点までは磁気ベ
クトルのＹ軸成分の大きさは増大し、点Ｐ２においてＹ
軸成分の大きさは点Ｐ１とは逆向きに極大に達し、その
後は減少に転ずる。

【００５５】したがって、磁気ベクトルのＹ軸成分の極
性が逆転する点をもって、車両４が磁気マーカ左右ライ
ン上の点Bを通過したものとみなすことが可能である。
そこで、車両４がレーンマーカ３の手前の点Ａを通過し
た時点で、磁気方位センサ５によって点Ａにおける磁気
を測定するとともに時刻Ｔ０をメモリ１１などに記憶
し、そののちに車両４が点Ｂを通過した時刻Ｔ１を記憶
すれば、上述の式から点Ａにおける車両の横位置Ｌ_Xを
演算によって求めることができる。

【００５６】上述の説明では、車両４が点Ｂに到達した
時点で車両の横位置を求めるようにしたが、レーンマー
カ３の設置間隔Ｌｍを既知とすれば、車両４が点Ｃから
点Ａまで走行した距離を設置間隔Ｌｍから差し引くこと
によって距離Ｌ_Yを求めることも、当然に可能である。
このようにすれば、車両４が点Ｂに到達する以前に、点
Ａにおける車両４の横位置Ｌ_Xを求めることも、可能に
なる。この場合にも、距離Ｌ_Yを求める手順が上述の通
りになる他は、横位置Ｌ_Xを求める手順については、既
に説明した通りとしてよい。

【００５７】また、前述の地磁気の補正を行うためのレ
ーンマーカの中間点の検出についても、同様である。レ
ーンマーカ３の設置間隔Ｌｍを既知とすれば、上述のよ
うにして検出された点Ｃからの車両４の走行距離がＬｍ
／２になる点を、レーンマーカの中間点とみなすことが
できる。この点で磁気センサ５によって検出された磁気
ベクトルを地磁気ベクトルＧとみなすことにより、地磁
気ベクトルの補正が可能になる。

【００５８】上記の例では、車両４が自身の横位置Ｌｘ
を検出する点Ａが点Bよりも手前に存在する場合を例に
とって説明したが、この例にあてはまらない場合につい
ても、全く同様に車両４の横位置Ｌｘを検出できる。す
なわち、車両４が磁気マーカ左右ライン上の点Cを通過
してから中間点Ｄを通過するまでの間は、磁気方位セン
サ５が車両４からみて後方の点Ｃに設置されたレーンマ
ーカ３の磁気を検出することになるが、この場合には、
上述の距離Ｌ_Yを車両４において実際に測定するように
してもよい。また、磁気ベクトルＶのＹ軸成分Ｖ_Yにつ
いては、上述の場合とはベクトルの向きが逆転すること
になるが、その他については全く同じである。

【００５９】さらに、上記のプロセスをひとつのレーン
マーカ３に対して繰り返し行うようにしてもよい。すな
わち、車両４が走行中に、ひとつのレーンマーカ３から
発する磁気ベクトルＶを複数回繰り返して測定し、その
測定結果をメモリ１１にそれぞれ記憶させるとともに、
毎回の測定結果に対応する距離Ｌ_Yを測定して、上記の
処理をそれぞれ行って車両４の横位置Ｌｘを求め、これ
ら複数の横位置Ｌｘの値について統計処理を行って、
Ｌｘの平均値を求めるようにしてもよい。このようにす
れば、車両４の横位置Ｌｘを、より高精度に求めること
が可能になる。

【００６０】上記の実施例では、道路上を走行する車両
のための車線逸脱警報／防止システムを例にとって説明
したが、上記の内容は車両の横方向の位置制御を必要と
する種々のシステムに応用可能である。特に、空間の制
約が厳しく、精密な操舵制御を必要とする用途には、上
記の内容は好適である。たとえば、上層階段と下層階と
を斜面でつなぎ、その斜面を車両が自走して昇降するタ
イプの、いわゆる自走式の立体駐車場などが、その好例
であろう。

【００６１】その他の用途としては、車庫、リフト式の
タワーパーキング、自動洗車装置などが、考えられる。
また、公共交通機関への適用も、考えられる。たとえば
路線バスなど、予め定められた特定の経路を運行する車
両への適用は、その好例であろう。この場合には、車線
とは別にバスの運行経路に沿った形でレーンマーカを敷
設することが、考えられる。この場合、たとえば高速道
路のバス停にみられる専用車線のように、レーンマーカ
の敷設形態が、通常の車両向けの車線と異なる経路を形
成することになる。

【００６２】

【発明の効果】上記に説明した本発明によれば、レーン
マーカをアレイ状に敷設することなく、車両の横位置を
検出することが可能であるので、レーンマーカの本数を
少なくすることが可能であり、レーンマーカの敷設や保
守に要するコストや手間を、効果的に抑制できる。

【００６３】また、車両においては車高センサを必要と
せず、車速度センサに関してはすでに多くの車両に用い
られているものを流用することが可能であるので、車両
にかかるコストを削減でき、また装置の故障の確率を抑
制することができる。また、地磁気の影響を車両側で走
行中に計測して補正を行うため、地磁気の影響を高精度
で補正することが可能である。また、このためには何ら
特別なハードウェアを必要としないので、地磁気の影響
を補正するためのコストを、低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す平面図である。

【図２】磁力線と検出される磁気ベクトルとの関連を示
す図である。

【図３】本発明のレーンマーカからの磁力線分布を示す
説明図である。

【図４】本発明の車載機器の接続構成を示すブロック図
である。

【図５】磁気センサによるレーンマーカ位置検出の原理
を示す模式図である。

【図６】車両の走行中に地磁気を検出する概念を示す平
面図である。

【図７】地磁気成分の補正の概念を示す模式図である。

【図８】地磁気成分の補正の概念を示す平面図である。

【図９】地磁気を補正する概念を示す平面図である。

【図１０】磁気ベクトルのＹ軸成分の変化を示す説明図
である。

【図１１】磁気方位センサの構造の概要を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 道路 ２ 車線 ３ レーンマーカ ４ 車両 ５ 磁気センサ ６ 車速センサ 制御部 磁気センサ駆動部 インターフェース部 マイクロプロセッサ メモリ 外部出力インターフェース部 外部制御装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月２８日（２０００．７．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AB01 AC01 AC02 5H180 AA01 CC17 FF04 5H301 AA03 AA10 BB20 CC03 CC06 EE06 FF04 FF23 FF26 GG07 HH01 MM07 MM09 9A001 HH19 JZ77 KK15 KZ32

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】道路上を走行する車両に搭載されて、前記
   道路に所定の間隔ごとに設置されて列を構成する磁性体
   から発せられる磁気を検出して前記車両の前記磁性体に
   対する相対位置を検出する位置検出装置であって、 前記磁性体から発せられる磁気を、車両の走行方向の成
   分と車両の走行方向に直交する水平方向の成分とに分け
   て検出する磁気検出手段と、 前記磁気検出手段によって検出された、前記車両の走行
   方向の成分の情報と車両の走行方向に直交する水平方向
   の成分の情報とを、それぞれ記憶する検出結果記憶手段
   と、 前記車両が前記磁性体に到達したことを検出する磁性体
   検出手段と、 前記磁気検出手段が前記磁気を検出した位置から前記磁
   性体検出手段が前記車両が前記磁性体に到達したことを
   検出した位置までに前記車両が走行した距離を計測する
   走行距離計測手段と、 前記距離に、前記走行方向の磁気成分の情報と前記走行
   方向に直交する水平方向の磁気成分の情報とに基づい
   て、前記磁性体の列と前記車両との距離を求める距離検
   出手段とを備えた、車両の位置検出装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の位置検出装置であって、 前記通過検出手段が、前記磁性体から発せられる磁気の
   うち、車両の走行方向に直交する水平方向の成分の向き
   が逆転する点を、前記車両が前記磁性体の直近を通過し
   た点とみなす、車両の位置検出装置。
3. 【請求項３】請求項１もしくは請求項２に記載の位置検
   出装置であって、 前記磁気検出手段が、隣接して設置された磁性体の中間
   点における磁気を検出するとともに、前記相対位置検出
   手段が、当該中間点における磁気を地磁気とみなして、
   前記距離に、当該地磁気を除いた前記走行方向の磁気の
   強さと当該地磁気を除いた前記走行方向に直交する水平
   方向の磁気の強さとの比率を乗じて、前記相対位置を求
   める、車両の位置検出装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の位置検出装置であって、 前記相対位置検出手段が、前記車両が前記磁性体の直近
   を通過してから前記磁性体を設置した所定の間隔の半分
   の距離を走行した位置を、前記中間点とみなす、車両の
   位置検出装置。
5. 【請求項５】道路上を走行する車両に搭載されて、前記
   道路に所定の間隔ごとに設置されて列を構成する磁性体
   から発せられる磁気を検出して前記車両の前記磁性体に
   対する相対位置を検出する位置検出方法であって、 前記磁性体から発せられる磁気を、車両の走行方向の成
   分と車両の走行方向に直交する水平方向の成分とに分け
   て検出する磁気検出段階、車両の走行方向に直交する水
   平方向の成分の情報とを、それぞれ記憶する検出結果
   前記磁気検出手段によって検出された、前記車両の走行
   方向の成分の情報と記憶段階と、 前記車両が前記磁性体に到達したことを検出する磁性体
   検出段階と、 前記磁気検出手段が前記磁気を検出した位置から前記磁
   性体検出手段が前記車両が前記磁性体に到達したことを
   検出した位置までに前記車両が走行した距離を計測する
   走行距離計測段階と、 前記距離に、前記走行方向の磁気成分の情報と前記走行
   方向に直交する水平方向の磁気成分の情報とに基づい
   て、前記磁性体の列と前記車両との距離を求める距離検
   出段階とを含む、車両の位置検出方法。
6. 【請求項６】請求項５に記載の位置検出方法であって、 前記通過検出段階において、前記磁性体から発せられる
   磁気のうち、車両の走行方向に直交する水平方向の成分
   の向きが逆転する点を、前記車両が前記磁性体の直近を
   通過した点とみなす、車両の位置検出方法。
7. 【請求項７】請求項５もしくは請求項６に記載の位置検
   出方法であって、 前記磁気検出段階において、隣接して設置された磁性体
   の中間点における磁気を検出するとともに、前記相対位
   置検出段階において、当該中間点における磁気を地磁気
   とみなして、前記距離に、当該地磁気を除いた前記走行
   方向の磁気の強さと当該地磁気を除いた前記走行方向に
   直交する水平方向の磁気の強さとの比率を乗じて、前記
   相対位置を求める、車両の位置検出方法。
8. 【請求項８】請求項７に記載の位置検出方法であって、 前記相対位置検出段階において、前記車両が前記磁性体
   の直近を通過してから前記磁性体を設置した所定の間隔
   の半分の距離を走行した位置を、前記中間点とみなす、
   車両の位置検出方法。