JP2001165605A - 車両の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体を構成する磁性体の影響を排除するとと
もに、磁性体が影響する場合の位置検出装置の簡単な校
正方法を提供する。 【解決手段】 磁気センサの周囲にある磁性体による磁
界分布の歪による影響を演算により補正する。車両に対
する磁気マーカの位置を定められたパターンにしたがっ
て移動させて、そのときの磁気センサの検出情報から校
正情報を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行路に埋設され
た磁気ネイルその他の磁気マーカが発生する磁界分布を
車両に装備する磁気センサにより検出し、車両の磁気マ
ーカに対する位置を演算回路により演算し検出する装置
に関する。本発明は、車両の一部（または全部）を構成
する鋼鉄材などの磁性体が、この磁界分布に与える影響
を演算により修正または排除することができる装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両の走行路に磁気マーカを埋設してお
き、車両に設けた磁気センサでこの磁気マーカが発生す
る磁界を検出し、その磁界の分布から磁気センサに対す
る車両位置を検出する技術が知られている。これは、車
両に複数の磁気センサを配備しておき、その複数の磁気
センサの検出出力から、磁気マーカが発生する水平磁界
および垂直磁界の分布を演算し、その磁界の分布から、
およびまたはその磁界分布の変化から磁気マーカに対す
る相対位置を演算するものである。例えば高速道路の走
行レーンの中央に一定間隔で磁気マーカを配置してお
き、車両は常にその磁気マーカの真上を走行するように
設定することができる。この装置は、車両が走行レーン
の中央から逸脱したときに運転者に警報を発生する、あ
るいは先行車両との車間距離を検出する装置との組み合
わせにより、車両の自動運転を行う装置を実現すること
ができる。

【０００３】このような装置は例えば特開平９−２９２
２３６号公報に開示がある。また、走行路の磁気マーカ
は線として連続的に配置されるのではなく、ほぼ一定の
間隔で点として間欠的に配置されるのであるから、その
上を通過する車両の磁気センサに感応する磁界は、走行
にしたがって変動する。また、車両は走行路に対して常
に同一の高さにあるのではなく、上下の振動があり磁気
マーカと磁気センサとのミニマムな距離は走行により変
動する。磁気マーカが発生する磁界を位置検出装置に利
用するには、検出される磁界を水平成分と垂直成分とに
分解し、その変動を補償しながら演算を行うことが合理
的である。このように、あらかじめ演算回路に用意した
マップにしたがって、磁気マーカとの相対位置を連続的
に演算する技術については、米国特許第５，３４７，４
５６号公報に記載がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような車両位置検
出装置では、車両の一部を構成する鋼鉄材料などの磁性
体が走行路に設けた磁気マーカが発生する磁界分布を乱
すので、従来から車両に設ける磁気センサは、なるべく
鋼鉄材料から離れた位置の磁界分布の乱れない位置に設
置するなどの配慮が行われている。しかし、車両を構成
する材料の大部分は鋼鉄であるから、磁界分布が乱れる
ことは現実的に回避することができない。

【０００５】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、車体を構成する磁性体による磁界分布の乱れ
があっても、これの影響を演算過程で排除することがで
きる位置検出装置を提供することを目的とする。本発明
は、車両を構成する磁性体により発生する磁界分布の乱
れを修正するための校正用情報を簡単に作成する方法を
提供することを目的とする。さらに本発明は、車両に装
備した位置検出装置を適正に保守するための方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気センサと
の相対位置があらかじめわかっている基準磁気マーカを
用意し、磁気センサの出力により演算される位置情報を
監視しながら基準磁気マーカの位置を移動させることに
より、磁気センサの出力により演算される位置情報の確
かさを検証することを特徴とする。この検証の結果、磁
気センサの出力により演算される位置情報に誤差を発見
した場合には、これを補正するための磁束密度分布マッ
プを作成することにより、磁気センサの出力により演算
される位置情報を校正することができる。

【０００７】本発明の第一の観点は、走行路に配置され
た磁気マーカに感応する複数の垂直および水平磁界を検
出する磁気センサと、この複数の磁気センサの感応出力
から前記磁気マーカに対する車両位置を演算する演算回
路とを備えた車両の位置検出装置である。

【０００８】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記演算回路に、前記磁気マーカが形成する磁界分布に車
両を構成する磁性体が与える影響を校正して前記車両位
置を演算する手段を備えたところにある。

【０００９】すなわち、この演算する手段は、車両を構
成する磁性体および磁気マーカの双方が形成する磁界分
布により車両位置の正しい検出が行なえるように校正す
る。

【００１０】前記磁界分布に与える影響は車両対応にあ
るいは車両の仕様対応にあらかじめ用意された校正用情
報として前記演算回路に設定されることが望ましい。

【００１１】本発明の第二の観点は、校正用情報を作成
する方法であって、本発明の特徴とするところは、磁気
センサを所定位置に配備した車両と、基準磁気マーカと
の相対位置をあらかじめ設定したパターンにしたがって
変化させ、その変化に伴い前記磁気センサの検出出力に
現れる信号から、車体を構成する磁性体の影響を含む車
両の位置検出装置の校正用情報を作成するところにあ
る。

【００１２】本発明の第三の観点は、保守整備を行なう
方法であって、本発明の特徴とするところは、前記校正
用情報を作成する方法を時間をおいて２回実行し、その
２回についてそれぞれ作成された前記校正用情報を比較
することにより車両の位置検出装置の保守整備を行うと
ころにある。すなわち、所定の基準巾を外れたり、時間
をおいて作成された２つの校正情報に差異が生じた場合
には、その間に、何らかの変化が生じたことになる。こ
れにより、複数の磁気センサのいずれかに故障が発生し
たなどの異常を簡単に発見することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明実施例の構成を図1ないし
図４を参照して説明する。図１は本発明実施例の車両の
位置検出装置の要部ブロック構成図である。図２は本発
明実施例の磁気センサの装着状況を説明するための図で
ある。図３は本発明実施例の磁気センサの校正装置の装
着状況を説明するための図である。図４は本発明実施例
の磁気センサの校正装置を接続した位置検出装置の要部
ブロック校正図である。

【００１４】本発明は、図２に示すように、走行路に配
置された磁気マーカ１０に感応する複数の垂直および水
平磁界を検出する磁気センサ１と、この複数の磁気セン
サ１の感応出力から磁気マーカ１０に対する車両位置を
演算する演算回路である磁気ＥＣＵ４とを備えた車両の
位置検出装置である。制御ＥＣＵ２は、磁気ＥＣＵ４、
操舵角センサ１６および車速センサ１８の出力に基づ
き、操舵アクチュエータ５を制御することにより、車両
の進行方向を制御する。

【００１５】ここで、本発明の特徴とするところは、図
１に示すように、磁気ＥＣＵ４に、磁気マーカ１０が形
成する磁界分布に車両を構成する磁性体であるバンパ２
０が与える影響を校正して前記車両位置を演算する手段
としての補正部３を備えたところにある。磁気センサ１
は、センサブラケット２１に配置される。ここではセン
サブラケット２１は非磁性体とするが、バンパ２０と同
様に磁性体を用いたとしても補正部３により校正が行わ
れるため、その影響を除去することができる。

【００１６】前記磁界分布に与える影響は車両対応にあ
るいは車両の仕様対応にあらかじめ用意された校正用情
報として補正部３に設定されている。

【００１７】磁気センサ１の個数は多ければ多いほど、
磁気ＥＣＵ４による算出精度は向上するので、重量およ
びコストあるいは外観意匠が許容する範囲で多数の磁気
センサ１を短いピッチで設けることがよい。

【００１８】本発明実施例では、図３および図４に示す
ように、校正装置６０を用いて補正部３の校正を行な
う。校正装置６０は、路面に相当するパネル４１上に基
準磁気マーカ４０が配置され、この基準磁気マーカ４０
はパネル４１上を横方向に移動する。また、パネル４１
自体は、スペーサ４２によりバンパ２０に装着されてお
り、スペーサ４２は伸縮自在であって、基準磁気マーカ
４０を縦方向に移動させることができる。補正部３に
は、磁束密度分布マップ１３が格納されている。

【００１９】磁束密度分布マップ１３の校正を行なうた
めには、校正処理ＥＣＵ５０を磁気ＥＣＵ４に接続し、
相互に通信を行いながら校正処理を実行する。校正処理
は、磁気センサ１を所定位置に配備した車両と、基準磁
気マーカ４０との相対位置をあらかじめ設定したパター
ンにしたがって変化させ、その変化に伴い磁気センサ１
の検出出力に現れる信号から、車体を構成する磁性体で
あるバンパ２０の影響を含む車両の位置検出装置の校正
用情報を作成する。校正用情報の作成は、時間をおいて
２回実行し、その２回についてそれぞれ作成された前記
校正用情報を比較することにより車両の位置検出装置の
保守整備を行うことができる。すなわち、所定の基準巾
を外れたり、２つの校正情報に差異が生じれば何らかの
異常があると判断する。

【００２０】校正処理手順を図５を参照して説明する。
図５は校正処理手順を示すフローチャートである。本発
明実施例の動作を図５を参照して説明する。磁気ＥＣＵ
４に校正処理ＥＣＵ５０が接続されたら（Ｓ１）、磁気
ＥＣＵ４は校正処理ＥＣＵ５０と通信を開始する（Ｓ
２）。また、校正処理ＥＣＵ５０に磁気ＥＣＵ４が接続
されたら（Ｓ１０）、校正処理ＥＣＵ５０は磁気ＥＣＵ
４と通信を開始する（Ｓ１１）。ここで、磁気ＥＣＵ４
は磁気センサ１の出力を読み込み（Ｓ３）、基準磁気マ
ーカ４０の位置を受信する（Ｓ４）。校正処理ＥＣＵ５
０は、基準磁気マーカ４０の位置を読み込み（Ｓ１
２）、基準磁気マーカ４０の位置を磁気ＥＣＵ４に送信
し（Ｓ１３）、基準磁気マーカ４０の位置を移動させる
（Ｓ１４）。基準位置マーカ４０の位置を受信した磁気
ＥＣＵ４は、磁気センサ１の出力が基準内であれば（Ｓ
５）、磁気センサ値対応に横位置マップを作成する（Ｓ
６）。作成された横位置マップにしたがい磁束密度分布
マップ１３の書き替えを行い（Ｓ７）、通常処理に戻
る。また、基準磁気マーカ４０の位置を受信した磁気Ｅ
ＣＵ４は、磁気センサ１の出力が基準内でなければ（Ｓ
５）、ハードウェアの故障であると判断する（Ｓ９）。

【００２１】磁束密度分布マップ１３の作成例を図６お
よび図７を参照して説明する。図６は磁気マーカ１０が
発生する磁界における横方向距離と垂直および水平磁界
強度との関係を示す図であり、横軸に横方向距離をと
り、縦軸に垂直および水平磁界強度をとる。図６に示す
ように、磁気マーカ１０の真上では、垂直磁界成分は最
大値をとり、水平磁界成分はゼロである。一方、磁気マ
ーカ１０の真上より若干左右にシフトした位置（±Ｌ
１）では、水平磁界成分は最大値または最小値をとる。

【００２２】図７は磁気センサ１の磁気マーカ１０の真
上からの横方向距離と磁気センサ１が感知した垂直およ
び水平磁界強度との関係を示す図であり、横軸に横方向
距離をとり、縦軸にセンサ出力をとる。もし、磁気マー
カ１０が発生する磁界に歪が生じていなければ、磁気セ
ンサ１が感知する磁界強度もまた図６に示すとおりの値
をとるはずであるが、実際には、地磁気および磁気セン
サ１の近傍の磁性体の影響を受けるため、図７に示すよ
うに、磁気センサ１の出力による曲線の位置と、図６に
示した曲線の位置とは一致しない。しかし、このズレ量
は、地磁気の強度および磁気センサ１とその近傍の磁性
体との位置関係に変化がない限り一定である。したがっ
て、補正部３では、このズレを補正することができる磁
束密度分布マップ１３を前述したように校正装置６０に
よって作成して保持しており、制御ＥＣＵ２は、補正部
３により補正された磁気センサ１の出力によって車両の
位置検出を行なうことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車体を構成する磁性体による磁界分布の乱れがあって
も、これの影響を演算過程で排除することができる位置
検出装置を実現することができる。本発明によれば、車
両を構成する磁性体により発生する磁界分布の乱れを修
正するための校正用情報を簡単に作成することができ
る。さらに本発明は、車両に装備した位置検出装置を適
正に保守するための方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の車両の位置検出装置の要部ブロ
ック構成図。

【図２】本発明実施例の磁気センサの装着状況を説明す
るための図。

【図３】本発明実施例の磁気センサの校正装置の装着状
況を説明するための図。

【図４】本発明実施例の磁気センサの校正装置を接続し
た位置検出装置の要部ブロック校正図。

【図５】校正処理手順を示すフローチャート。

【図６】横方向変位と磁界強度との関係を示す図。

【図７】磁気センサの磁気マーカの真上からの水平方向
距離と磁気センサが感知した水平磁界強度との関係を示
す図。

【符号の説明】

１ 磁気センサ ２ 制御ＥＣＵ ３ 補正部 ４ 磁気ＥＣＵ ５ 操舵アクチュエータ １０ 磁気マーカ １３ 磁束密度分布マップ １６ 操舵角センサ １８ 車速センサ ２０ バンパ ２１ センサブラケット ４０ 基準磁気マーカ ４１ パネル ４２ スペーサ ４５ 磁気マーカ位置検出器 ５０ 校正処理ＥＣＵ ６０ 校正装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 恒司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BA11 CA16 DA01 DA05 DD06 GA00 KA02 5H301 AA03 AA10 BB20 CC03 CC06 EE06 EE13 GG14 GG23 GG29 MM01 MM07 MM10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路に配置された磁気マーカに感応す
   る複数の磁気センサと、この複数の磁気センサの感応出
   力から前記磁気マーカに対する車両位置を演算する演算
   回路とを備えた車両の位置検出装置において、 前記演算回路に、前記磁気マーカが形成する磁界分布に
   車両を構成する磁性体が与える影響を校正して前記車両
   位置を演算する手段を備えたことを特徴とする車両の位
   置検出装置。
2. 【請求項２】 前記磁界分布に与える影響は車両対応に
   あるいは車両の仕様対応にあらかじめ用意された校正用
   情報として前記演算回路に設定された請求項１記載の車
   両の位置検出装置。
3. 【請求項３】 磁気センサを所定位置に配備した車両
   と、基準磁気マーカとの相対位置をあらかじめ設定した
   パターンにしたがって変化させ、その変化に伴い前記磁
   気センサの検出出力に現れる信号から、車体を構成する
   磁性体の影響を含む車両の位置検出装置の校正用情報を
   作成する方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の方法を時間をおいて２回
   実行し、その２回についてそれぞれ作成された前記校正
   用情報を比較することにより車両の位置検出装置の保守
   整備を行う方法。