JP2017194353A - Polarity measurement method and polarity measuring device of magnetic marker - Google Patents

Polarity measurement method and polarity measuring device of magnetic marker Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarity measurement method and a polarity measuring device capable of determining polarity of a magnetic marker with high reliability.SOLUTION: A polarity determination method for determining polarity of a magnetic marker laid on a driving road uses a plurality of at least two magnetic sensors mounted to a vehicle to execute a slope generation step of generating a first magnetic slope that can be calculated by a differential operation targeted for a magnetic measurement value that at least two magnetic sensors from among a plurality of magnetic sensors having different mount positions measure at the same measurement timing, and a polarity determination step of executing processing for determining polarity of a magnetic marker with a second magnetic slope as a difference of the first magnetic slope having different measurement timing as an input value.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、車両の走行路に敷設された磁気マーカの極性を判定する極性判定方法、及び極性判定装置に関する。   The present invention relates to a polarity determination method and a polarity determination device for determining the polarity of a magnetic marker laid on a traveling path of a vehicle.

従来より、道路に敷設した磁気マーカを運転支援に利用するための車両用のマーカシステムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。マーカシステムによれば、例えば、道路の車線に沿って敷設された磁気マーカを車両側で検出することで自動操舵制御や車線逸脱警報や自動運転等、各種の運転支援を実現できる。さらに、このようなマーカシステムの中には、道路方向に沿って配列された磁気マーカの磁極性を利用して情報を車両側に提供可能としたシステムもある(例えば特許文献2参照。)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle marker system for using a magnetic marker laid on a road for driving assistance is known (see, for example, Patent Document 1). According to the marker system, for example, various driving assistances such as automatic steering control, lane departure warning, and automatic driving can be realized by detecting a magnetic marker laid along a road lane on the vehicle side. Furthermore, among such marker systems, there is a system that can provide information to the vehicle side by using the magnetic polarity of magnetic markers arranged along the road direction (see, for example, Patent Document 2).

特開2005−202478号公報JP 2005-202478 A 特開2003−109182号公報JP 2003-109182 A

しかしながら、前記従来のマーカシステムでは、次のような問題がある。すなわち、磁気センサに作用する外乱磁気に起因し、磁気マーカの極性の判定精度が損なわれるおそれが生じるという問題がある。例えば道路を形成するRC構造の橋やトンネルなどでは、構造的な強度を確保するための鉄製の補強プレートや鉄筋等が内部に張り巡らされており、このようなRC構造の構造物は非常に大きな磁気発生源となる可能性がある。鉄筋等の鉄材料の残留磁化は磁石に比べてごくわずかである一方、橋やトンネル等の巨大な体積に起因して地磁気を上回る磁気が発生したり、橋やトンネル等がヨークのように地磁気を集磁して比較的大きな磁界が発生することがある。例えば橋やトンネル等の構造物など道路に存在する様々な磁気発生源の磁界は、前記磁気マーカの極性の判定確実性を低下させる要因のひとつとなっている。   However, the conventional marker system has the following problems. That is, there is a problem that the determination accuracy of the polarity of the magnetic marker may be impaired due to disturbance magnetism acting on the magnetic sensor. For example, in RC bridges and tunnels that form roads, steel reinforcing plates and reinforcing bars are installed inside to ensure structural strength. It can be a large source of magnetism. While the remanent magnetization of iron materials such as reinforcing bars is negligible compared to magnets, magnetism exceeding the geomagnetism occurs due to the huge volume of bridges and tunnels, etc. May generate a relatively large magnetic field. For example, the magnetic fields of various magnetic sources that exist on the road, such as structures such as bridges and tunnels, are one of the factors that reduce the polarity determination accuracy of the magnetic marker.

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気マーカの極性を確実性高く判定できる極性判定方法及び極性判定装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a polarity determination method and a polarity determination device that can determine the polarity of a magnetic marker with high certainty.

本発明の一態様は、車両に取り付けた少なくとも2つ以上の複数の磁気センサを用いて、走行路に敷設された磁気マーカの極性を判定するための極性判定方法であって、
取付位置が異なる前記複数の磁気センサのうちの2つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした1回または2回以上の複数回の差分演算により算出可能な第1の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、
前記計測タイミングが異なる前記第1の磁気勾配の差分である第2の磁気勾配、及び前記第1の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配を利用して前記磁気マーカの極性を判定する処理を実行する極性判定ステップと、を実行する磁気マーカの極性判定方法にある。
One aspect of the present invention is a polarity determination method for determining the polarity of a magnetic marker laid on a travel path using at least two or more magnetic sensors attached to a vehicle.
A first that can be calculated by one or two or more times of difference calculation for magnetic measurement values acquired by two or more magnetic sensors of the plurality of magnetic sensors having different mounting positions at the same measurement timing. A gradient generating step for generating a magnetic gradient of
Processing for determining the polarity of the magnetic marker by using at least one of the second magnetic gradient, which is the difference between the first magnetic gradients having different measurement timings, and the first magnetic gradient. And a polarity determination step for executing magnetic markers, and a polarity determination method for magnetic markers for executing.

本発明の一態様は、道路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に搭載される極性判定装置であって、
少なくとも2つ以上の複数の磁気センサと、
前記磁気マーカの極性を判定する極性判定手段と、を有し、
該極性判定手段は、上記の磁気マーカの極性判定方法を実行する手段である磁気マーカの極性判定装置にある。
One aspect of the present invention is a polarity determination device mounted on a vehicle for detecting a magnetic marker laid on a road,
At least two or more magnetic sensors;
Polarity determination means for determining the polarity of the magnetic marker,
The polarity determination means is in a magnetic marker polarity determination apparatus which is means for executing the above-described magnetic marker polarity determination method.

本発明に係る磁気マーカの極性判定方法は、磁気発生源の周囲に生じる磁気勾配の分布が、磁気発生源の大きさによって異なってくることに着目して発想されたものである。この磁気マーカ検出方法は、上記のような磁気勾配の分布の違いを利用して前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源の磁気成分を除去し、これにより、前記磁気マーカの検出確実性を向上する方法である。   The magnetic marker polarity determination method according to the present invention was conceived by paying attention to the fact that the distribution of the magnetic gradient generated around the magnetic source varies depending on the size of the magnetic source. In this magnetic marker detection method, the magnetic component of the magnetic source having a size larger than that of the magnetic marker is removed using the difference in distribution of the magnetic gradient as described above, thereby improving the detection certainty of the magnetic marker. It is a way to improve.

本発明に係る磁気マーカ検出方法における勾配生成ステップは、前記2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした差分演算により算出可能な前記第1の磁気勾配を取得するステップである。この勾配生成ステップによれば、前記2つ以上の磁気センサの磁気計測値の差分をとることにより当該2つ以上の磁気センサに一様に作用する磁気ノイズを除去でき磁気勾配を確実性高く抽出できる。   The gradient generation step in the magnetic marker detection method according to the present invention is a step of acquiring the first magnetic gradient that can be calculated by a difference calculation for the magnetic measurement values of the two or more magnetic sensors. According to this gradient generation step, magnetic noise acting uniformly on the two or more magnetic sensors can be removed by taking the difference between the magnetic measurement values of the two or more magnetic sensors, and the magnetic gradient can be extracted with high reliability. it can.

以上のように、本発明に係る磁気マーカの極性判定方法は、前記2つ以上の磁気センサの磁気計測値の差分により一様に作用する磁気ノイズを除去する前記勾配生成ステップを実行することで、外乱となる磁気を除去してから前記磁気マーカの極性を判定する方法である。   As described above, the polarity determination method of the magnetic marker according to the present invention performs the gradient generation step of removing magnetic noise that acts uniformly due to the difference between the magnetic measurement values of the two or more magnetic sensors. In this method, the polarity of the magnetic marker is determined after removing the magnetic field that causes disturbance.

本発明に係る極性判定方法は、前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源から作用する磁気成分を抑圧することにより、磁気マーカの極性の判定確実性を向上できる優れた方法である。この極性判定方法を採用する磁気マーカの極性判定装置は、確実性が高く磁気マーカの極性を判定可能な優れた特性を備えている。   The polarity determination method according to the present invention is an excellent method that can improve the determination reliability of the polarity of the magnetic marker by suppressing the magnetic component acting from the magnetic source having a size larger than that of the magnetic marker. A magnetic marker polarity determination apparatus that employs this polarity determination method has excellent characteristics capable of determining the polarity of a magnetic marker with high reliability.

実施例1における、センサアレイを取り付けた車両を見込む正面図。FIG. 3 is a front view of a vehicle with a sensor array attached thereto according to the first embodiment. 実施例1における、磁気マーカが敷設された車線を示す俯瞰図。The bird's-eye view which shows the lane in which the magnetic marker was laid in Example 1. FIG. 実施例1における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the magnetic marker detection device according to the first embodiment. 実施例1における、磁気マーカ検出装置の機能的構成の残りの一部を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a remaining part of the functional configuration of the magnetic marker detection device according to the first embodiment. 実施例1における、磁気センサの構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a magnetic sensor in the first embodiment. 実施例1における、マーカ検出処理の流れを示すフロー図。FIG. 3 is a flowchart showing the flow of marker detection processing in the first embodiment. 実施例1における、N極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気分布の変化を例示する説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a change in magnetic distribution in the vehicle width direction when passing through an N-pole magnetic marker in the first embodiment. 実施例1における、S極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気分布の変化を例示する説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the change in the magnetic distribution in the vehicle width direction when passing through the south pole magnetic marker in the first embodiment. 実施例1における、N極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気勾配分布の変化を例示する説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a change in the magnetic gradient distribution in the vehicle width direction when passing through an N-pole magnetic marker in the first embodiment. 実施例1における、S極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気勾配分布の変化を例示する説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the change in the magnetic gradient distribution in the vehicle width direction when passing through the S-pole magnetic marker in the first embodiment. 実施例1における、フィルタ処理の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of filter processing in the first embodiment. 実施例2における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the functional structure of the magnetic marker detection apparatus in Example 2. FIG. 実施例2における、磁気マーカ検出装置の機能的構成の残りの一部を示すブロック図。FIG. 10 is a block diagram showing the remaining part of the functional configuration of the magnetic marker detection device in Embodiment 2. 実施例2における、マーカ検出処理の流れを示すフロー図。FIG. 9 is a flowchart showing the flow of marker detection processing in the second embodiment. 実施例2における、車幅方向の磁気勾配、進行方向の磁気勾配の時間的な変化を示すグラフ。The graph which shows the time change of the magnetic gradient of the vehicle width direction in Example 2, and the magnetic gradient of the advancing direction. 実施例2における、フィルタ処理の説明図。Explanatory drawing of the filter process in Example 2. FIG. 実施例3における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration of a magnetic marker detection device according to a third embodiment.

本発明に係る勾配生成ステップにおいて磁気計測値の差分を演算する対象の2つ以上の磁気センサの組合せとしては、隣り合う2つの磁気センサを含む組合せであっても良く、1つあるいは2つ等の他の磁気センサを介在して隣り合う2つの磁気センサを含む組合せであっても良い。   The combination of two or more magnetic sensors for calculating the difference between the magnetic measurement values in the gradient generation step according to the present invention may be a combination including two adjacent magnetic sensors, or one or two, etc. A combination including two magnetic sensors adjacent to each other with another magnetic sensor interposed therebetween may be used.

2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした差分演算により算出可能な第1の磁気勾配については、当該第1の磁気勾配を実際に差分演算によって算出することは必須の要件ではない。当該第1の磁気勾配が、差分演算により算出可能な値であれば良い。例えば、アナログ回路による差動回路を利用して差分を求めた第1の磁気勾配であっても、この第1の磁気勾配が差分演算によっても算出可能なものである限り、本発明の概念に包含される。   Regarding the first magnetic gradient that can be calculated by the difference calculation for the magnetic measurement values of two or more magnetic sensors, it is not essential to actually calculate the first magnetic gradient by the difference calculation. The said 1st magnetic gradient should just be a value which can be calculated by difference calculation. For example, even if it is the 1st magnetic gradient which calculated | required the difference using the differential circuit by an analog circuit, as long as this 1st magnetic gradient can be calculated also by difference calculation, the concept of this invention is used. Is included.

2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした1回又は2回以上の複数回の差分演算により算出可能な第1の磁気勾配とは、例えば、縦横の2次元アレイ状に配列された磁気センサについて、縦方向の2つの磁気センサの磁気計測値の差分である第1の差分、横方向の2つの磁気センサの磁気計測値の差分である第2の差分、斜め方向の2つの磁気センサの磁気計測値の差分である第3の差分、横方向の2つの位置における前記第1の差分の差分である第4の差分、縦方向の2つの位置における前記第2の差分の差分である第5の差分、縦方向の2つの位置における前記第1の差分の差分である第6の差分などは、いずれも、2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした1回又は2回以上の複数回の差分演算により算出可能な磁気勾配であり、いずれも前記第1の磁気勾配に相当している。   For example, the first magnetic gradient that can be calculated by one or more multiple times of differential calculations for the magnetic measurement values of two or more magnetic sensors is arranged in a vertical and horizontal two-dimensional array. Regarding the magnetic sensor, a first difference that is a difference between magnetic measurement values of two magnetic sensors in the vertical direction, a second difference that is a difference between magnetic measurement values of the two magnetic sensors in the horizontal direction, and two magnetisms in the oblique direction A third difference that is a difference between magnetic measurement values of the sensor, a fourth difference that is a difference between the first difference at two positions in the horizontal direction, and a difference between the second difference at two positions in the vertical direction. A fifth difference, a sixth difference that is a difference between the first differences at two positions in the vertical direction, and the like are both once or two for the magnetic measurement values of two or more magnetic sensors. Magnetic gradient that can be calculated by multiple times of difference calculation There, both of which correspond to the first magnetic gradient.

2つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値とは、計測タイミングが全く同時であることは必要ではなく、例えば計測処理を繰り返し行う場合であれば、繰り返しの同一周回に計測された磁気計測値であることを意味している。例えば、各磁気センサの磁気計測値を全く同時に取得することが難しく、順番に取得する必要がある場合等であれば、その順番が一巡する間に取得された磁気計測値は同じ計測タイミングで取得された磁気計測値と言える。   It is not necessary for the magnetic measurement values acquired by the two or more magnetic sensors at the same measurement timing to be the same as the measurement timing. For example, if the measurement process is repeated, it is measured repeatedly in the same round. It means that it is a magnetic measurement value. For example, if it is difficult to acquire the magnetic measurement values of each magnetic sensor at the same time and it is necessary to acquire them in order, the magnetic measurement values acquired during one round of the order are acquired at the same measurement timing. It can be said that the measured magnetic value.

一方、本発明に係る第2の磁気勾配は、対象とする磁気計測値が取得された計測タイミングが異なる前記第1の磁気勾配の差分である。磁気計測値が取得された計測タイミングが異なるとは、例えば計測処理を繰り返し行う場合であれば、繰り返し中の異なる周回で計測された磁気計測値であることを意味している。走行中の車両は時間の経過に応じて進行方向の位置が進むことから、前記第2の磁気勾配は、進行方向の2つの位置における前記第1の磁気勾配の差分として把握できる。   On the other hand, the 2nd magnetic gradient which concerns on this invention is a difference of the said 1st magnetic gradient from which the measurement timing from which the target magnetic measurement value was acquired differs. When the measurement timing at which the magnetic measurement value is acquired is different, for example, when the measurement process is repeated, it means that the measurement value is measured at different laps during the repetition. Since the position of the traveling vehicle advances in accordance with the passage of time, the second magnetic gradient can be grasped as the difference between the first magnetic gradients at the two positions in the traveling direction.

本発明に係る極性判定方法における極性判定ステップでは、前記いずれかの磁気勾配の車両の進行方向の変化について、少なくとも低い周波数成分を抑圧あるいは遮断するためのフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成し、当該フィルタ出力値を利用して前記磁気マーカの極性を判定すると良い。   In the polarity determination step of the polarity determination method according to the present invention, a filter process for suppressing or blocking at least a low frequency component is performed on the change in the traveling direction of the vehicle of any one of the magnetic gradients to generate a filter output value. The polarity of the magnetic marker may be determined using the filter output value.

前記フィルタ処理によれば、前記磁気勾配の進行方向の変化のうち、低い周波数成分を抑圧等できる。サイズ的な大小が異なる磁気発生源を想定したとき、磁界を貫く方向の磁気勾配の変化は大きい磁気発生源の方が緩やかとなり、小さい磁気発生源の方が急になる。上記のように低い周波数成分を抑圧等する前記フィルタ処理によれば、前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源に由来する磁気成分を効果的に除去できる。   According to the filtering process, it is possible to suppress a low frequency component of the change in the traveling direction of the magnetic gradient. Assuming magnetic sources with different sizes, the change in the magnetic gradient in the direction penetrating the magnetic field is more gradual for large magnetic sources and sharper for small magnetic sources. According to the filtering process that suppresses a low frequency component as described above, a magnetic component derived from a magnetic source having a size larger than that of the magnetic marker can be effectively removed.

前記フィルタ処理は、アナログフィルタによる処理であっても良く、デジタルフィルタによる処理であっても良い。デジタルフィルタとしては、カルマンフィルタなどの無限インパルス応答(IIR)フィルタや、有限インパルス応答(FIR)フィルタ等を採用できる。アナログフィルタとしては、コンデンサと抵抗とを組み合わせたCRフィルタや、コイルとコンデンサとを組み合わせたLCフィルタ等を採用できる。   The filter process may be an analog filter process or a digital filter process. As the digital filter, an infinite impulse response (IIR) filter such as a Kalman filter or a finite impulse response (FIR) filter can be employed. As an analog filter, a CR filter combining a capacitor and a resistor, an LC filter combining a coil and a capacitor, or the like can be used.

前記複数の磁気センサは、少なくとも車両の車幅方向に配列されており、前記勾配生成ステップでは、少なくとも、前記車幅方向に配列された2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算処理を実行すると良い。
前記車幅方向に沿って複数の磁気センサを配列したセンサアレイを採用することも良い。このようなセンサアレイを車両に取り付ければ、例えばラインスキャナでトレースするように前記磁気マーカの磁気を確実性高く計測できるようになる。なお、上記の差分演算処理とは、実際に引き算を行って差分を演算する処理のみならず、電気的な回路によって差分を演算する処理も含んでいる。
The plurality of magnetic sensors are arranged at least in the vehicle width direction of the vehicle, and in the gradient generation step, at least a difference calculation process of magnetic measurement values of the two magnetic sensors arranged in the vehicle width direction is executed. good.
It is also possible to employ a sensor array in which a plurality of magnetic sensors are arranged along the vehicle width direction. If such a sensor array is attached to a vehicle, the magnetism of the magnetic marker can be measured with high certainty, for example, as traced by a line scanner. Note that the difference calculation process includes not only a process of actually subtracting and calculating a difference, but also a process of calculating a difference using an electrical circuit.

前記複数の磁気センサは、少なくとも前記進行方向に配列されており、前記勾配生成ステップでは、少なくとも、前記進行方向に配列された2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算処理を実行すると良い。
前記進行方向に複数の磁気センサを配列すれば、同時に計測を実行した2つの磁気センサの磁気計測値の差分の演算等により、前記進行方向の磁気勾配を精度高く算出できる。
The plurality of magnetic sensors may be arranged at least in the traveling direction, and in the gradient generation step, at least a difference calculation process between magnetic measurement values of two magnetic sensors arranged in the traveling direction may be executed.
If a plurality of magnetic sensors are arranged in the traveling direction, the magnetic gradient in the traveling direction can be calculated with high accuracy by, for example, calculating the difference between the magnetic measurement values of two magnetic sensors that have simultaneously performed measurement.

車両が進行中の走行路が自動車専用道路であるか一般道であるかに応じて、前記フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り換えると良い。
走行路の一部をなす道路のうち、自動車専用道路と一般道とを比較したとき、例えば橋やトンネル等の構造物の規模や、路側の商店の看板等の有無等が異なっている。そこで、道路の種別によって前記フィルタの周波数特性を切り替えれば、前記磁気マーカの検出確実性をさらに向上できる。
The frequency characteristics of the filter applied to the filter processing may be switched depending on whether the travel path in which the vehicle is traveling is an automobile-only road or a general road.
When roads that are part of the road are compared with roads dedicated to automobiles and ordinary roads, for example, the size of structures such as bridges and tunnels, the presence or absence of signs on roadside shops, and the like are different. Therefore, if the frequency characteristics of the filter are switched depending on the type of road, the detection certainty of the magnetic marker can be further improved.

本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
(実施例1)
本例は、走行路の一例をなす道路に敷設された磁気マーカ10の極性を判定する極性判定装置としての機能を備える磁気マーカ検出装置1に関する例である。この内容について、図1〜図11を用いて説明する。
The embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the following examples.
Example 1
This example is an example relating to the magnetic marker detection device 1 having a function as a polarity determination device that determines the polarity of the magnetic marker 10 laid on a road that is an example of a traveling road. The contents will be described with reference to FIGS.

磁気マーカ検出システム1Sは、図1及び図2のごとく、道路に敷設された磁気マーカ10と、車両5側の磁気マーカ検出装置1と、の組み合わせにより構成されている。
磁気マーカ10は、直径100mm、厚さ1.5mmの扁平形状をなし、表裏の一方がN極をなし、他方がS極をなしている。この磁気マーカ10は、路面100Sへの接着接合が可能であり、車両5が走行する車線100の中央に沿うように敷設される。磁気マーカ10は、片側1車線の道路の車線ではN極が車両側で検出されるようにN極を上面として敷設され、片側2車線以上の道路の追越車線ではS極が上面、それ以外の車線ではN極が上面となるように敷設されている。車両5側では、敷設された磁気マーカ1の極性を判定することで車線の種別を判別できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic marker detection system 1 </ b> S includes a combination of a magnetic marker 10 laid on a road and a magnetic marker detection device 1 on the vehicle 5 side.
The magnetic marker 10 has a flat shape with a diameter of 100 mm and a thickness of 1.5 mm. One of the front and back surfaces has an N pole, and the other has an S pole. The magnetic marker 10 can be bonded to the road surface 100S, and is laid along the center of the lane 100 on which the vehicle 5 travels. The magnetic marker 10 is laid on the N pole as the upper surface so that the N pole is detected on the vehicle side in the road lane on one lane on one side, the S pole is on the upper surface in the overtaking lane on a road with two or more lanes on one side In this lane, the N pole is laid on the top surface. On the vehicle 5 side, the type of lane can be determined by determining the polarity of the magnetic marker 1 laid.

磁気マーカ検出装置1は、図3及び図4のごとく、15個の磁気センサC1〜15(以下、Cnと記載。nは1〜15の自然数。)を一直線上に配列したセンサアレイ11と、図示しないCPU等を内蔵した検出ユニット12と、を組み合わせて構成されている。センサアレイ11は、車両5の底面に当たる車体フロア50に取り付けられるセンサユニットである。本例の車両5の場合、路面100Sを基準としたセンサアレイ11の取付け高さが200mmとなっている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic marker detection device 1 includes a sensor array 11 in which 15 magnetic sensors C <b> 1 to 15 (hereinafter referred to as Cn; n is a natural number of 1 to 15) are arranged in a straight line; A detection unit 12 having a built-in CPU or the like (not shown) is combined. The sensor array 11 is a sensor unit that is attached to the vehicle body floor 50 that contacts the bottom surface of the vehicle 5. In the case of the vehicle 5 of this example, the mounting height of the sensor array 11 with reference to the road surface 100S is 200 mm.

検出ユニット12は、磁気マーカ10を検出し極性を判定するための各種の演算処理を実行する演算ユニットである。検出ユニット12は、センサアレイ11が出力するセンサ信号を利用して演算処理を実行する。検出ユニット12による検出結果等は、例えば車両5側の図示しないECU等に入力され、車線維持のための自動操舵制御や車線逸脱警報や自動運転など各種の制御に利用される。なお、本例に代えて、センサアレイ11に検出ユニット12の機能を組み込んで一体化することも良い。   The detection unit 12 is an arithmetic unit that executes various arithmetic processes for detecting the magnetic marker 10 and determining the polarity. The detection unit 12 performs arithmetic processing using the sensor signal output from the sensor array 11. The detection result by the detection unit 12 is input to, for example, an ECU (not shown) on the vehicle 5 side, and is used for various controls such as automatic steering control for maintaining the lane, lane departure warning, and automatic driving. Instead of this example, the sensor array 11 may be integrated by incorporating the function of the detection unit 12.

以下、センサアレイ11及び検出ユニット12の構成を説明し、続いて磁気マーカ検出装置1の動作を説明する。
図3のセンサアレイ11は、15個の磁気センサCnのほか、隣り合う2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算を行う差分回路G1〜G14(適宜Gmと記載する。mは1〜14の自然数。)を備えている。このセンサアレイ11は、磁気センサC1が車両の左側(右ハンドル車の助手席側)に位置し、右側に向かって番号順に並ぶように車幅方向に沿って取り付けられている。
Hereinafter, the configuration of the sensor array 11 and the detection unit 12 will be described, and then the operation of the magnetic marker detection device 1 will be described.
The sensor array 11 shown in FIG. 3 includes, in addition to the 15 magnetic sensors Cn, difference circuits G1 to G14 (referred to as Gm as appropriate. M is 1 to 14) that performs a difference calculation of magnetic measurement values of two adjacent magnetic sensors. Natural number.). The sensor array 11 is attached along the vehicle width direction so that the magnetic sensor C1 is positioned on the left side of the vehicle (passenger seat side of the right-hand drive vehicle) and is arranged in numerical order toward the right side.

センサアレイ11における磁気センサCnの間隔については、磁気マーカ10の磁気を少なくとも2つの磁気センサCnで検出できるような間隔を設定する必要性がある。このような間隔を設定すれば、上記の差分回路Gmによる差分演算により磁気勾配を算出可能となる。そこで、本例では、センサアレイ11における磁気センサCnの間隔を70mmに設定してある。   About the space | interval of the magnetic sensor Cn in the sensor array 11, it is necessary to set the space | interval which can detect the magnetism of the magnetic marker 10 with the at least 2 magnetic sensor Cn. If such an interval is set, the magnetic gradient can be calculated by the difference calculation by the difference circuit Gm. Therefore, in this example, the interval between the magnetic sensors Cn in the sensor array 11 is set to 70 mm.

センサアレイ11は、差分回路Gmによる差分演算値である車幅方向の磁気勾配をセンサ信号として出力する。センサアレイ11は、差分回路Gmの差分演算値を同時に出力できるよう、図示しない14チャンネルの出力ポートを備えている。なお、磁気センサCnの詳しい構成については後で説明する。   The sensor array 11 outputs a magnetic gradient in the vehicle width direction, which is a difference calculation value by the difference circuit Gm, as a sensor signal. The sensor array 11 includes a 14-channel output port (not shown) so that the difference calculation value of the difference circuit Gm can be output simultaneously. The detailed configuration of the magnetic sensor Cn will be described later.

図3及び図4の検出ユニット12は、各種の演算を実行するCPU(central processing unit)のほか、ROM(read only memory)やRAM(random access memory)などのメモリ素子等が実装された電子基板(図示略)を備えるユニットである。検出ユニット12は、センサアレイ11の差分回路Gmと共に本例の磁気マーカ検出方法を実行する検出手段を構成している。この検出ユニット12は、センサアレイ11が出力する14チャンネルのセンサ信号の一斉取り込みに対応している。   3 and 4 is an electronic board on which a memory element such as a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory) is mounted in addition to a CPU (central processing unit) that executes various operations. (Not shown). The detection unit 12 constitutes detection means for executing the magnetic marker detection method of this example together with the difference circuit Gm of the sensor array 11. This detection unit 12 corresponds to simultaneous capture of 14-channel sensor signals output from the sensor array 11.

検出ユニット12は、機能的な回路構成として、センサアレイ11がセンサ信号として出力する系列データについてフィルタ処理を施すフィルタ処理回路125(図3)、マーカ検出処理を実行する検出処理回路127(図3)、磁気マーカ10の極性を判定する極性判定手段の一例をなす極性判定回路129(図4)を備えている。この極性判定回路129は、フィルタ処理回路125及び検出処理回路127に対して電気的に並列して設けられている。さらに、検出ユニット12では、センサアレイ11が出力するデータ(車幅方向の磁気勾配)を格納するデータエリアM1〜M14(適宜Mmと記載)、フィルタ処理のフィルタ出力値を格納するデータエリアH1〜H14(適宜Hmと記載)が設けられている。   The detection unit 12 has, as a functional circuit configuration, a filter processing circuit 125 (FIG. 3) that performs filter processing on the series data that the sensor array 11 outputs as a sensor signal, and a detection processing circuit 127 (FIG. 3) that executes marker detection processing. ), And a polarity determination circuit 129 (FIG. 4) which is an example of a polarity determination means for determining the polarity of the magnetic marker 10. The polarity determination circuit 129 is provided in parallel with the filter processing circuit 125 and the detection processing circuit 127. Further, in the detection unit 12, data areas M1 to M14 (denoted as Mm as appropriate) for storing data (magnetic gradient in the vehicle width direction) output from the sensor array 11, and data areas H1 to H1 for storing filter output values of the filter processing. H14 (denoted as Hm as appropriate) is provided.

図3及び図4のデータエリアMmは、上記のようにセンサアレイ11が3kHz周期で出力する14チャンネルのセンサ信号が表すデータを順次、記憶し、チャンネル毎の系列データとして格納する記憶エリアである。
フィルタ処理回路125は、データエリアMmに格納された14チャンネルの系列データについて、チャンネル毎にフィルタ処理を施す回路である。このフィルタ処理に適用するフィルタは、低周波成分を抑圧あるいは遮断し高周波成分を通過させるハイパスフィルタである。なお、本例では、フィルタとしてIIRフィルタを採用している。
極性判定回路129は、データエリアMmに格納された14チャンネルの系列データを入力データとして、磁気マーカ10の極性を判定する回路である。上記のようにこの極性判定回路129は、フィルタ処理回路125に対して電気的に並列して設けられている。
The data area Mm in FIGS. 3 and 4 is a storage area for sequentially storing the data represented by the 14-channel sensor signals output by the sensor array 11 at a cycle of 3 kHz as described above, and storing the data as series data for each channel. .
The filter processing circuit 125 is a circuit that performs filter processing for each channel on the 14-channel series data stored in the data area Mm. The filter applied to this filter processing is a high-pass filter that suppresses or blocks low-frequency components and passes high-frequency components. In this example, an IIR filter is employed as the filter.
The polarity determination circuit 129 is a circuit that determines the polarity of the magnetic marker 10 using the 14-channel series data stored in the data area Mm as input data. As described above, the polarity determination circuit 129 is provided in parallel with the filter processing circuit 125.

ここで、磁気センサCnについて詳しく説明する。センサアレイ11を構成する磁気センサCnは、図5のごとく、MI素子21と駆動回路とが一体化された1チップのMIセンサである。MI素子21は、CoFeSiB系合金製のほぼ零磁歪であるアモルファスワイヤ211と、このアモルファスワイヤ211の周囲に巻回されたピックアップコイル213と、を含む素子である。磁気センサCnは、アモルファスワイヤ211にパルス電流を印加したときにピックアップコイル213に発生する電圧を計測することで、アモルファスワイヤ211に作用する磁気を検出する。MI素子21は、感磁体であるアモルファスワイヤ211の軸方向に検出感度を有する。センサアレイ11の各磁気センサCnでは、車幅方向に沿ってアモルファスワイヤ211が配設されている。   Here, the magnetic sensor Cn will be described in detail. As shown in FIG. 5, the magnetic sensor Cn constituting the sensor array 11 is a one-chip MI sensor in which the MI element 21 and the drive circuit are integrated. The MI element 21 is an element including an amorphous wire 211 made of a CoFeSiB alloy and having substantially zero magnetostriction, and a pickup coil 213 wound around the amorphous wire 211. The magnetic sensor Cn detects magnetism acting on the amorphous wire 211 by measuring a voltage generated in the pickup coil 213 when a pulse current is applied to the amorphous wire 211. The MI element 21 has detection sensitivity in the axial direction of the amorphous wire 211 that is a magnetic sensitive body. In each magnetic sensor Cn of the sensor array 11, an amorphous wire 211 is disposed along the vehicle width direction.

駆動回路は、アモルファスワイヤ211にパルス電流を供給するパルス回路23と、ピックアップコイル213で生じた電圧を所定タイミングでサンプリングして出力する信号処理回路25と、を含む電子回路である。パルス回路23は、パルス電流の元となるパルス信号を生成するパルス発生器231を含む回路である。信号処理回路25は、パルス信号に連動して開閉される同期検波251を介してピックアップコイル213の誘起電圧を取り出し、増幅器253により所定の増幅率で増幅する回路である。この信号処理回路25で増幅された信号がセンサ信号として外部に出力される。   The drive circuit is an electronic circuit including a pulse circuit 23 that supplies a pulse current to the amorphous wire 211 and a signal processing circuit 25 that samples and outputs a voltage generated in the pickup coil 213 at a predetermined timing. The pulse circuit 23 is a circuit including a pulse generator 231 that generates a pulse signal that is a source of a pulse current. The signal processing circuit 25 is a circuit that takes out an induced voltage of the pickup coil 213 through a synchronous detection 251 that is opened and closed in conjunction with a pulse signal, and amplifies it with a predetermined amplification factor by an amplifier 253. The signal amplified by the signal processing circuit 25 is output to the outside as a sensor signal.

磁気センサCnは、磁束密度の測定レンジが±0.6ミリテスラであって、測定レンジ内の磁束分解能が0.02マイクロテスラという高感度のセンサである。このような高感度は、アモルファスワイヤ211のインピーダンスが外部磁界に応じて敏感に変化するというMI効果を利用するMI素子21により実現されている。さらに、この磁気センサCnは、3kHz周期での高速サンプリングが可能で、車両の高速走行にも対応している。本例では、センサアレイ11による磁気計測の周期が3kHzに設定され、センサアレイ11は、磁気計測を実施する毎にセンサ信号を検出ユニット12に入力する。   The magnetic sensor Cn is a highly sensitive sensor having a magnetic flux density measurement range of ± 0.6 millitesla and a magnetic flux resolution within the measurement range of 0.02 microtesla. Such high sensitivity is realized by the MI element 21 utilizing the MI effect that the impedance of the amorphous wire 211 changes sensitively according to the external magnetic field. Further, the magnetic sensor Cn can perform high-speed sampling at a cycle of 3 kHz, and is compatible with high-speed driving of the vehicle. In this example, the period of magnetic measurement by the sensor array 11 is set to 3 kHz, and the sensor array 11 inputs a sensor signal to the detection unit 12 every time the magnetic measurement is performed.

次に、以上のように構成された磁気マーカ検出装置1が実行する磁気マーカ検出方法、及び極性判定方法の内容を図6のフロー図に沿って説明する。同図の処理は、センサアレイ11の各磁気センサCnによる計測と同期して実行される。   Next, the contents of the magnetic marker detection method and the polarity determination method executed by the magnetic marker detection apparatus 1 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The process of FIG. 6 is executed in synchronization with the measurement by each magnetic sensor Cn of the sensor array 11.

(図6、ステップS101)磁気計測
センサアレイ11は、3kHzの周期で各磁気センサCnによる磁気計測を実行する。上記の通り、各磁気センサCnでは、感磁体であるアモルファスワイヤ211(図5参照。)が車幅方向に沿って配設されている。磁気マーカ10が車幅方向に作用する磁気は磁気マーカ10の両側に向かうため、各磁気センサCnが車幅方向に作用する磁気の方向は、磁気マーカ10の左側か右側かで逆向きになると共に、磁気マーカ10がN極かS極かによって逆向きとなる。
(FIG. 6, step S101) Magnetic measurement The sensor array 11 performs the magnetic measurement by each magnetic sensor Cn with a period of 3 kHz. As described above, in each magnetic sensor Cn, the amorphous wire 211 (see FIG. 5), which is a magnetic sensitive body, is disposed along the vehicle width direction. Since the magnetism that the magnetic marker 10 acts in the vehicle width direction is directed to both sides of the magnetic marker 10, the direction of the magnetism that each magnetic sensor Cn acts in the vehicle width direction is opposite on the left side or the right side of the magnetic marker 10. At the same time, the direction is reversed depending on whether the magnetic marker 10 is N-pole or S-pole.

本例では、N極の磁気マーカ10の左側に位置した磁気センサCnが負値のセンサ信号を出力し、右側に位置した磁気センサCnが正値のセンサ信号を出力するように磁気センサCnの駆動回路が構成されている。このように駆動回路が構成された磁気センサCnでは、理論的には、S極の磁気マーカ10の左側に位置した磁気センサCnのセンサ信号は正値となり、右側に位置した磁気センサCnのセンサ信号は負値となる。ただし、外乱磁気の影響を受ける実際の磁気計測では、センサ信号の正負のみによって磁気マーカ10の極性を正確に判定することは困難である。   In this example, the magnetic sensor Cn positioned on the left side of the N-pole magnetic marker 10 outputs a negative sensor signal, and the magnetic sensor Cn positioned on the right side outputs a positive sensor signal. A drive circuit is configured. In the magnetic sensor Cn in which the drive circuit is configured in this way, theoretically, the sensor signal of the magnetic sensor Cn located on the left side of the magnetic marker 10 of the S pole has a positive value, and the sensor of the magnetic sensor Cn located on the right side. The signal is negative. However, in actual magnetic measurement affected by disturbance magnetism, it is difficult to accurately determine the polarity of the magnetic marker 10 based only on the positive / negative of the sensor signal.

図7及び図8の各グラフは、センサアレイ11を構成する各磁気センサCnに作用する車幅方向の磁気の分布を例示している。図7はN極の磁気マーカ10に対応し、図8はS極の磁気マーカ10に対応している。これらの図では、左上の位置p1から右下の位置p7に向かって車両5の進行方向(時間方向、道路の長手方向)が規定され、N極の磁気マーカ10の真上にセンサアレイ11が位置する瞬間が位置p4となっている。位置p1→p4が磁気マーカ10に近づく区間、位置p4→p7が磁気マーカ10から遠ざかる区間となっている。   Each graph in FIG. 7 and FIG. 8 illustrates the distribution of magnetism in the vehicle width direction acting on each magnetic sensor Cn constituting the sensor array 11. 7 corresponds to the N-pole magnetic marker 10, and FIG. 8 corresponds to the S-pole magnetic marker 10. In these drawings, the traveling direction of the vehicle 5 (time direction, longitudinal direction of the road) is defined from the upper left position p1 to the lower right position p7, and the sensor array 11 is located directly above the N-pole magnetic marker 10. The moment of positioning is the position p4. The position p1 → p4 is a section approaching the magnetic marker 10, and the position p4 → p7 is a section moving away from the magnetic marker 10.

図7及び図8中の各位置における車幅方向の磁気勾配の分布波形は、波形の振幅の違いはあるが、いずれも磁気マーカ10の車幅方向の位置に対応してゼロクロスが生じ、そのゼロクロスの両側で正負が逆の互い違いのふた山の波形となる。センサアレイ11を取り付けた車両5が磁気マーカ10を通過する際には、車両5が磁気マーカ10に接近するに従ってふた山の分布波形の振幅が次第に大きくなり、磁気マーカ10の真上(位置p4)で最大振幅となる。その後、車両5が磁気マーカ10から遠ざかるに従ってふた山の分布波形の振幅が次第に小さくなる。なお、N極の磁気マーカ10とS極の磁気マーカ10とでは、このふた山の波形の正負の順番が逆になる。   The distribution waveform of the magnetic gradient in the vehicle width direction at each position in FIGS. 7 and 8 has a difference in the amplitude of the waveform, but in both cases, a zero cross occurs corresponding to the position of the magnetic marker 10 in the vehicle width direction. On both sides of the zero cross, the waveform is a staggered two peaks with opposite signs. When the vehicle 5 to which the sensor array 11 is attached passes through the magnetic marker 10, the amplitude of the distribution waveform of the top mountain gradually increases as the vehicle 5 approaches the magnetic marker 10, and directly above the magnetic marker 10 (position p4). ) At maximum amplitude. Thereafter, as the vehicle 5 moves away from the magnetic marker 10, the amplitude of the distribution waveform of the top mountain gradually decreases. It should be noted that the N-pole magnetic marker 10 and the S-pole magnetic marker 10 are reversed in the order of the top and bottom waveform.

(図6、ステップS102)差分演算
各磁気センサCnの磁気計測値は、センサアレイ11を構成する差分回路Gm(図3)に入力される。例えば、差分回路G1には、磁気センサC1及びC2の磁気計測値が入力され、C2の磁気計測値からC1の磁気計測値を引き算する差分演算処理が実行される(勾配生成ステップ)。このように差分回路Gmは、磁気センサC(m+1)の磁気計測値から磁気センサCm(mは1〜14の自然数)の磁気計測値を差し引く差分演算を実行する。
(FIG. 6, Step S102) Difference Calculation The magnetic measurement value of each magnetic sensor Cn is input to the difference circuit Gm (FIG. 3) constituting the sensor array 11. For example, the difference circuit G1 receives the magnetic measurement values of the magnetic sensors C1 and C2, and executes a difference calculation process for subtracting the C1 magnetic measurement value from the C2 magnetic measurement value (gradient generation step). As described above, the difference circuit Gm performs a difference calculation by subtracting the magnetic measurement value of the magnetic sensor Cm (m is a natural number of 1 to 14) from the magnetic measurement value of the magnetic sensor C (m + 1).

差分回路Gmの差分演算値は、センサアレイ11において隣り合う2つの磁気センサCnの磁気計測値の差分であり、第1の磁気勾配の一例である車幅方向の磁気勾配を示している。車幅方向の磁気勾配の分布波形は、図9及び図10中の位置p1〜p7の各グラフに例示するように、高い山の両脇に正負逆向きの小さな山が隣接する波形となる。なお、図9がN極の磁気マーカ10に対応し、図10がS極の磁気マーカ10に対応している。   The difference calculation value of the difference circuit Gm is a difference between magnetic measurement values of two adjacent magnetic sensors Cn in the sensor array 11, and indicates a magnetic gradient in the vehicle width direction, which is an example of a first magnetic gradient. As illustrated in the graphs at positions p1 to p7 in FIGS. 9 and 10, the distribution waveform of the magnetic gradient in the vehicle width direction is a waveform in which small peaks in the positive and negative directions are adjacent to both sides of the high mountain. 9 corresponds to the N-pole magnetic marker 10, and FIG. 10 corresponds to the S-pole magnetic marker 10.

このように車幅方向の磁気勾配を演算する差分演算(勾配生成ステップ、図6中のステップS102)は、各磁気センサCnに対して一様に作用するコモン磁気ノイズの除去に効果的である。コモン磁気ノイズは、地磁気だけでなく、例えば鉄橋や他の車両などのサイズ的に大きな磁気発生源からも生じる可能性が高い。大きな磁気発生源の場合、N極からS極への磁界ループが非常に大きくなるため、両極の中間的な位置で磁界が一様に近づき、各磁気センサCnに作用する磁気が一様に近くなっている。   Thus, the difference calculation (gradient generation step, step S102 in FIG. 6) for calculating the magnetic gradient in the vehicle width direction is effective in removing common magnetic noise that acts uniformly on each magnetic sensor Cn. . The common magnetic noise is likely to be generated not only from geomagnetism but also from a large magnetic source such as an iron bridge or another vehicle. In the case of a large magnetic source, the magnetic field loop from the N pole to the S pole becomes very large, so that the magnetic field approaches uniformly at an intermediate position between the two poles, and the magnetism acting on each magnetic sensor Cn is nearly uniform. It has become.

センサアレイ11は、差分回路Gmの各差分演算値よりなる14チャンネルのセンサ信号を一斉に出力する。検出ユニット12は、このセンサ信号に基づくチャンネル毎の系列データをデータエリアMm(図3及び図4)に格納する。検出ユニット12は、新たなセンサ信号を取得したとき、データエリアMmの最も古いデータを消去すると共にデータエリアMmの各データを順送りして空き領域を設け、新たに取得したセンサ信号が表すデータをその空き領域に格納する。   The sensor array 11 simultaneously outputs 14-channel sensor signals composed of the difference calculation values of the difference circuit Gm. The detection unit 12 stores the series data for each channel based on this sensor signal in the data area Mm (FIGS. 3 and 4). When the detection unit 12 acquires a new sensor signal, the detection unit 12 deletes the oldest data in the data area Mm and sequentially forwards each data in the data area Mm to provide an empty area, and the data represented by the newly acquired sensor signal. Store in that free space.

データエリアMmの時間方向の系列データは、車両5が磁気マーカ10に近づくに従って振幅が大きくなって、位置p4で最大振幅となり、磁気マーカ10から遠ざかるに従って振幅が小さくなるひと山の分布となる。例えば図9及び図10の右側の斜めのグラフには、磁気マーカ10の真上を通過する車幅方向の位置に対応する系列データの変化を例示している。このグラフでは、同図中の右斜め下に向かう軸に進行方向(時間方向)が規定され、直交する軸に車幅方向の磁気勾配が規定されている。   The time-series data in the data area Mm has a distribution in which the amplitude increases as the vehicle 5 approaches the magnetic marker 10, reaches the maximum amplitude at the position p <b> 4, and decreases as the distance from the magnetic marker 10 decreases. For example, the diagonal graphs on the right side of FIGS. 9 and 10 illustrate changes in the series data corresponding to the position in the vehicle width direction passing directly above the magnetic marker 10. In this graph, an advancing direction (time direction) is defined on an axis directed diagonally downward to the right in the figure, and a magnetic gradient in the vehicle width direction is defined on an orthogonal axis.

(図6、ステップS103)フィルタ処理
検出ユニット12は、データエリアMmに格納された各系列データをチャンネル毎にフィルタ処理回路125に入力し、低周波成分を遮断し高周波成分を通過させるフィルタ処理を実行する(フィルタ処理ステップ)。具体的には、データエリアMmの系列データに対するIIRフィルタの畳み込み演算によりフィルタ出力値を演算し、データエリアHm(図3)に格納する。
(FIG. 6, Step S103) Filter Processing The detection unit 12 inputs each series data stored in the data area Mm to the filter processing circuit 125 for each channel, and performs filter processing that blocks low frequency components and allows high frequency components to pass. Execute (filtering step). Specifically, the filter output value is calculated by convolution calculation of the IIR filter with respect to the series data in the data area Mm, and stored in the data area Hm (FIG. 3).

(図6、ステップS104)マーカ検出処理
検出ユニット12は、データエリアHmに格納されたフィルタ出力値を利用して磁気マーカ10を検出するためのマーカ検出処理を実行する。検出ユニット12は、磁気マーカ10の有無を検出すると共に、検出できたときにはセンサアレイ11に相対する磁気マーカ10の車幅方向の位置を演算により求める。
(FIG. 6, Step S <b> 104) Marker Detection Processing The detection unit 12 executes marker detection processing for detecting the magnetic marker 10 using the filter output value stored in the data area Hm. The detection unit 12 detects the presence or absence of the magnetic marker 10 and, if it can be detected, obtains the position in the vehicle width direction of the magnetic marker 10 facing the sensor array 11 by calculation.

例えば橋やトンネルなどの大きな磁気発生源の場合、図6のS102の差分演算が一定の効果を発揮する。しかしながら、大きな磁気発生源であっても磁極となる端部の周辺では、磁界の回り込みにより磁気勾配が生じる。磁気勾配が生じていれば、S102の差分演算のみで除去することは難しくなる。   For example, in the case of a large magnetic source such as a bridge or a tunnel, the difference calculation in S102 of FIG. 6 exhibits a certain effect. However, even in the case of a large magnetic generation source, a magnetic gradient is generated around the end portion serving as a magnetic pole due to the wraparound of the magnetic field. If there is a magnetic gradient, it will be difficult to remove only by the difference calculation in S102.

大きい磁気発生源と小さな磁気発生源とでは、磁極間距離の違いによって磁気勾配の変化率が異なってくる。すなわち、磁極間の距離が長い大きな磁気発生源では、一方の磁極の磁気勾配が他方の磁極の磁気勾配に遷移するまでの距離が長く、磁気勾配の変化が緩やかである。一方、磁極間の距離が短くなると、磁気勾配の変化が急激となって変化率が大きくなる。低周波成分を遮断するフィルタ処理によれば、変化が緩やかで変化率の小さい磁気勾配の除去が可能である。   The change rate of the magnetic gradient differs between the large magnetic source and the small magnetic source due to the difference in the distance between the magnetic poles. That is, in a large magnetic source with a long distance between the magnetic poles, the distance until the magnetic gradient of one magnetic pole transitions to the magnetic gradient of the other magnetic pole is long, and the change in the magnetic gradient is gradual. On the other hand, when the distance between the magnetic poles is shortened, the change in the magnetic gradient is abrupt and the rate of change is increased. According to the filter processing that cuts off the low-frequency component, it is possible to remove the magnetic gradient that changes slowly and has a small change rate.

N極の磁気マーカ10を通過する際、図6のS102の差分演算による車幅方向の磁気勾配のピーク値は正値となり、図9の右側の斜めのグラフのように変化する。車線100に沿って車両5が進行するとき、理論的には、磁気マーカ10を通過する毎に正のピークが生じる。しかしながら、実際の道路環境には例えば橋やトンネル等の磁気発生源の存在に起因し、磁気マーカ10を通過する毎にピークが周期的に現れる理論的な変化が得られず、N極の場合を例示する図11(a)のように外乱磁気の影響を受けてピークの判別が難しくなるおそれがある。このような車幅方向の磁気勾配の時間的な変化について低周波成分を遮断すれば、同図(b)のように上記のピークが周期的に現れる理論的な変化に近づけることができ、磁気マーカ10の検出が容易となる。なお、S極の磁気マーカ10を通過する際には、同様の車幅方向の磁気勾配のピーク値が図10のように負値となり、図9のN極の場合とは正負が逆転する。   When passing through the N-pole magnetic marker 10, the peak value of the magnetic gradient in the vehicle width direction by the difference calculation in S102 of FIG. 6 becomes a positive value, and changes as shown in the diagonal graph on the right side of FIG. When the vehicle 5 travels along the lane 100, theoretically, a positive peak occurs every time it passes through the magnetic marker 10. However, in the actual road environment, for example, due to the presence of a magnetic source such as a bridge or a tunnel, a theoretical change in which a peak periodically appears every time the magnetic marker 10 is passed cannot be obtained. As shown in FIG. 11A illustrating the above, it may be difficult to distinguish the peak due to the influence of disturbance magnetism. If the low-frequency component is cut off with respect to the temporal change of the magnetic gradient in the vehicle width direction, the above peak can be brought close to a theoretical change periodically as shown in FIG. The marker 10 can be easily detected. When passing through the magnetic marker 10 of the S pole, the peak value of the magnetic gradient in the same vehicle width direction becomes a negative value as shown in FIG. 10, and the positive / negative is reversed from the case of the N pole in FIG.

N極の場合のフィルタ出力値を例示する図11(b)に対してS極の磁気マーカ10の場合には、正負が反転する。そこで、磁気マーカ10の検出処理を実行するに当たっては、データエリアHmに格納されたフィルタ出力値について絶対値処理を施してから閾値処理を施してピークを検出し、これにより磁気マーカ10を検出すると良い。絶対値処理を施せばN極かS極かに関わらず正側のピーク値が現れるようになるので、所定以上の正の値を検出する閾値処理によりピークを比較的容易に検出できる。   In the case of the magnetic marker 10 having the S pole, the positive / negative is reversed with respect to FIG. 11B illustrating the filter output value in the case of the N pole. Therefore, in performing the detection process of the magnetic marker 10, when the absolute value process is performed on the filter output value stored in the data area Hm, the threshold process is performed to detect the peak, thereby detecting the magnetic marker 10. good. If the absolute value processing is performed, the peak value on the positive side appears regardless of whether it is N pole or S pole. Therefore, the peak can be detected relatively easily by threshold processing that detects a positive value greater than a predetermined value.

(図6、ステップS105)極性判定処理
極性判定装置としての機能を備える磁気マーカ検出装置1は、検出した磁気マーカ10の極性を判定する(極性判定ステップ)。磁気マーカ検出装置1では、図3中のフィルタ処理回路125以降の構成と並列して図4の極性判定回路129が設けられている。極性判定回路129は、磁気マーカ10が検出されたとき(位置p4)、データエリアMmの車幅方向の磁気勾配を参照してピーク値の正負を判断する極性判定処理を実行する。そして、図9のような正値のピーク値であればN極と判定し、図10のような負値のピークであればS極と判定する。上記のマーカ検出処理(図6、S104)で検出された磁気マーカ10がS極であれば、走行中の車線の種別を追越車線と判別でき、N極であれば走行車線など追越車線以外の車線と判別できる。
(FIG. 6, Step S105) Polarity Determination Processing The magnetic marker detection device 1 having a function as a polarity determination device determines the polarity of the detected magnetic marker 10 (polarity determination step). In the magnetic marker detection device 1, the polarity determination circuit 129 of FIG. 4 is provided in parallel with the configuration after the filter processing circuit 125 in FIG. When the magnetic marker 10 is detected (position p4), the polarity determination circuit 129 executes polarity determination processing for determining whether the peak value is positive or negative with reference to the magnetic gradient in the vehicle width direction of the data area Mm. If it is a positive peak value as shown in FIG. 9, it is determined as the N pole, and if it is a negative peak as shown in FIG. 10, it is determined as the S pole. If the magnetic marker 10 detected in the above marker detection process (FIG. 6, S104) is the S pole, the type of lane being traveled can be determined as an overtaking lane, and if it is the N pole, an overtaking lane such as a driving lane It can be distinguished from other lanes.

以上のような磁気マーカ検出方法は、2つの磁気センサの磁気計測値の差分をとる勾配生成ステップと、磁気勾配の進行方向の変化についてハイパスフィルタによるフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、の組み合わせにより外乱となる磁気を除去する検出方法である。一様に作用する外乱磁気については、2つの磁気センサの磁気計測値の差分により効果的に除去できる。一方、橋やトンネル等の大きな磁気発生源の磁極となる端部の周辺磁界からの外乱磁気については、ハイパスフィルタによるフィルタ処理により効果的に除去できる。   The magnetic marker detection method as described above is based on a combination of a gradient generation step for obtaining a difference between magnetic measurement values of two magnetic sensors, and a filter processing step for performing a filtering process using a high-pass filter for a change in the traveling direction of the magnetic gradient. This is a detection method for removing the magnetic field that causes disturbance. The disturbance magnetism that acts uniformly can be effectively removed by the difference between the magnetic measurement values of the two magnetic sensors. On the other hand, the disturbance magnetism from the peripheral magnetic field at the end, which is the magnetic pole of a large magnetic source such as a bridge or tunnel, can be effectively removed by filtering with a high-pass filter.

また、本例の極性判定方法では、センサアレイ11で隣り合う2つの磁気センサCnの磁気計測値の差分である車幅方向の磁気勾配のピーク値の正負を利用して、磁気マーカ10の極性を判定する。上記のように一様に作用する外乱磁気が効果的に除去されている車幅方向の磁気勾配を利用すれば、磁気マーカ10の極性を確実性高く判定できる。   Further, in the polarity determination method of this example, the polarity of the magnetic marker 10 is obtained by using the positive / negative of the peak value of the magnetic gradient in the vehicle width direction, which is the difference between the magnetic measurement values of two adjacent magnetic sensors Cn in the sensor array 11. Determine. The polarity of the magnetic marker 10 can be determined with high reliability by using the magnetic gradient in the vehicle width direction in which the disturbance magnetic force acting uniformly as described above is effectively removed.

このように、本例の磁気マーカ10の極性判定方法は、磁気勾配を演算して外乱となる磁気を除去することで確実性高く磁気マーカ10の極性を判定できる優れた判定方法である。この極性判定方法を実行する極性判定装置としての機能を備える磁気マーカ検出装置1は、検出した磁気マーカ10の極性を確実性高く判定可能な優れた特性の装置である。   Thus, the polarity determination method of the magnetic marker 10 of this example is an excellent determination method that can determine the polarity of the magnetic marker 10 with high certainty by calculating the magnetic gradient and removing the magnetic field that is a disturbance. The magnetic marker detection device 1 having a function as a polarity determination device that executes this polarity determination method is a device having excellent characteristics that can determine the polarity of the detected magnetic marker 10 with high certainty.

本例では、磁気マーカ10の検出処理においてデータエリアHm(図3)のフィルタ値に絶対値処理を適用した後の閾値処理により磁気マーカ10を検出している。データエリアHmに格納されたフィルタ出力値の絶対値処理を省略することも良い。この場合には、データエリアHmに格納されたフィルタ出力値について、正側のピーク、負側のピークを検出するための正負の2つの閾値による閾値処理を施して正負のピークを検出し、これにより磁気マーカ10を検出しても良い。この場合、正のピークを検出できれば、N極の磁気マーカ10を検出したと判定でき、負のピークを検出できれば、S極の磁気マーカ10を検出したと判定できる。このように、データエリアHmのフィルタ値を利用して磁気マーカ10の極性を判定することも可能である。   In this example, the magnetic marker 10 is detected by threshold processing after the absolute value processing is applied to the filter value of the data area Hm (FIG. 3) in the detection processing of the magnetic marker 10. The absolute value processing of the filter output value stored in the data area Hm may be omitted. In this case, the filter output value stored in the data area Hm is subjected to threshold processing using two positive and negative thresholds for detecting a positive peak and a negative peak to detect positive and negative peaks. Thus, the magnetic marker 10 may be detected. In this case, if a positive peak can be detected, it can be determined that the N-pole magnetic marker 10 has been detected, and if a negative peak can be detected, it can be determined that the S-pole magnetic marker 10 has been detected. Thus, it is possible to determine the polarity of the magnetic marker 10 using the filter value of the data area Hm.

本例では、車幅方向に感度を持つ磁気センサCnを採用したが、進行方向に感度を持つ磁気センサであっても良く、鉛直方向に感度を持つ磁気センサであっても良い。さらに、例えば車幅方向と進行方向の2軸方向や、進行方向と鉛直方向の2軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良く、例えば車幅方向と進行方向と鉛直方向の3軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良い。複数の軸方向に感度を持つ磁気センサを利用すれば、磁気の大きさと共に磁気の作用方向を計測でき、磁気ベクトルを生成できる。磁気ベクトルの差分や、その差分の進行方向の変化率を利用して、磁気マーカ10の磁気と外乱磁気との区別を行なうことも良い。   In this example, the magnetic sensor Cn having sensitivity in the vehicle width direction is employed. However, a magnetic sensor having sensitivity in the traveling direction or a magnetic sensor having sensitivity in the vertical direction may be used. Further, for example, a magnetic sensor having sensitivity in the two-axis direction of the vehicle width direction and the traveling direction or in the two-axis direction of the traveling direction and the vertical direction may be adopted. A magnetic sensor having sensitivity in the direction may be adopted. If a magnetic sensor having sensitivity in a plurality of axial directions is used, the magnetic action direction can be measured together with the magnitude of the magnetism, and a magnetic vector can be generated. It is also possible to distinguish between the magnetism of the magnetic marker 10 and the disturbance magnetism using the difference of the magnetic vectors and the rate of change in the traveling direction of the difference.

車両の進行方向(時間方向)の1次元のフィルタ処理を例示したが、車両の進行方向(時間方向)と車幅方向とにより規定される2次元空間における磁気的な変化について、空間フィルタ処理を施して外乱磁気を除去することも良い。車幅方向と鉛直方向により規定される2次元空間における磁気的な変化について、空間フィルタを適用することも良い。さらには、この2次元空間に対して車両の進行方向(時間方向)を組み合わせた時空間領域における磁気的な変化について、時空間フィルタを適用して外乱磁気を除去しても良い。   Although the one-dimensional filtering process in the traveling direction (time direction) of the vehicle is illustrated, the spatial filtering process is performed for a magnetic change in a two-dimensional space defined by the traveling direction (time direction) of the vehicle and the vehicle width direction. It is also possible to remove the disturbance magnetism. A spatial filter may be applied to a magnetic change in a two-dimensional space defined by the vehicle width direction and the vertical direction. Furthermore, a disturbance magnetic field may be removed by applying a spatiotemporal filter to a magnetic change in a spatiotemporal region in which the traveling direction (time direction) of the vehicle is combined with the two-dimensional space.

高速道路などの自動車専用道路と一般道とでは、車線100の幅が異なっていたり、店舗の看板や電柱などの有無等の違いがある。そこで、自動車専用道路か一般道かに応じて、フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り替えることも良い。例えば、車線100が比較的広く店舗の看板等が少ない自動車専用道路の場合であれば、低周波を遮断するカットオフ周波数を低くしたり、フィルタのカットオフ特性を緩やかに設定することも良い。カットオフ特性が緩やかであればフィルタの設計自由度が高くなると共に、フィルタ処理に要する計算負荷を少なくできる可能性がある。一方、外乱となる磁気発生源が比較的多くなる一般道では、カットオフ周波数を高めに切り替えることも良い。さらに、道路に敷設された磁気マーカ10の間隔を検知し、この間隔に応じてフィルタの周波数特性を切り替えることも良い。
また、ハイパスフィルタに代えて、特定の周波数領域を通過させるバンドパスフィルタを採用することもできる。
There is a difference in the width of the lane 100 between the road for exclusive use of automobiles such as an expressway and a general road, and the presence or absence of a signboard or a telephone pole of a store. Therefore, it is also possible to switch the frequency characteristics of the filter applied to the filter processing depending on whether the road is an automobile road or a general road. For example, in the case of an automobile-only road with a relatively wide lane 100 and few signboards for stores, the cut-off frequency for blocking low frequencies may be lowered, or the cut-off characteristics of the filter may be set gently. If the cutoff characteristic is gentle, the degree of freedom in designing the filter increases, and the calculation load required for the filter processing may be reduced. On the other hand, the cut-off frequency may be switched to a higher level on a general road where the number of magnetic generation sources that cause disturbance is relatively large. Furthermore, it is also possible to detect the interval between the magnetic markers 10 laid on the road and switch the frequency characteristics of the filter according to this interval.
Further, instead of the high pass filter, a band pass filter that passes a specific frequency region may be employed.

本例では、車幅方向に配列された磁気センサCnについて、差分演算により車幅方向の磁気勾配を生成したが、これに代えて、あるいは加えて、車両の進行方向に磁気センサCnを配列し、進行方向に配列された2つの磁気センサについて、差分演算により進行方向の磁気勾配を求め、これを第1の磁気勾配として取り扱うことも良い。   In this example, for the magnetic sensor Cn arranged in the vehicle width direction, a magnetic gradient in the vehicle width direction is generated by the difference calculation. Instead of or in addition to this, the magnetic sensor Cn is arranged in the traveling direction of the vehicle. For the two magnetic sensors arranged in the traveling direction, a magnetic gradient in the traveling direction may be obtained by difference calculation, and this may be handled as the first magnetic gradient.

なお、本例では、磁気マーカ10の極性を利用して走行中の車線の種別の情報を車両側に提供している。磁気マーカ10の極性を利用し、N極とS極との組み合わせによるコードを車両側に提供することも良い。コードが表す情報としては、位置情報や交通情報や警報情報など各種の情報がある。   Note that in this example, the polarity of the magnetic marker 10 is used to provide information on the type of lane being traveled to the vehicle side. It is also possible to use the polarity of the magnetic marker 10 and provide the vehicle with a code based on a combination of the N pole and the S pole. Information represented by the code includes various information such as position information, traffic information, and alarm information.

(実施例2)
本例は、実施例1の磁気マーカ検出方法を基にして、フィルタ処理の前処理を追加した例である。この内容について、図12〜図16を用いて説明する。
図12及び図13の検出ユニット12では、実施例1の検出ユニット12に基づいて、データエリアMmとフィルタ処理回路125との間に、差分回路T1〜T14(適宜Tmと記載)と、差分回路Tmの差分演算値を格納するデータエリアN1〜N14(適宜Nmと記載)と、を追加している。さらに、図13のように極性判定回路129をデータエリアNmの下流側に並列して設けている。
(Example 2)
This example is an example in which preprocessing for filter processing is added based on the magnetic marker detection method of the first embodiment. The contents will be described with reference to FIGS.
In the detection unit 12 of FIG. 12 and FIG. 13, based on the detection unit 12 of the first embodiment, a difference circuit T1 to T14 (denoted as Tm as appropriate) and a difference circuit are provided between the data area Mm and the filter processing circuit 125. Data areas N1 to N14 (denoted as Nm as appropriate) for storing Tm difference calculation values are added. Further, as shown in FIG. 13, a polarity determination circuit 129 is provided in parallel on the downstream side of the data area Nm.

差分回路Tmは、センサアレイ11のセンサ信号が表す車幅方向の磁気勾配を第1の磁気勾配とし、車両の進行方向において所定距離、離れた2つの位置における第1の磁気勾配の差分を、第2の磁気勾配の一例である進行方向の磁気勾配として演算する回路である。
データエリアNmは、差分回路Tmの差分演算値である第2の磁気勾配を随時格納し、進行方向の系列データとして格納する記憶エリアである。データエリアNmの系列データがフィルタ処理の対象となっている。
The difference circuit Tm uses a magnetic gradient in the vehicle width direction represented by the sensor signal of the sensor array 11 as a first magnetic gradient, and calculates a difference between the first magnetic gradients at two positions separated by a predetermined distance in the traveling direction of the vehicle. It is a circuit which calculates as a magnetic gradient of the advancing direction which is an example of a 2nd magnetic gradient.
The data area Nm is a storage area that stores the second magnetic gradient, which is the difference calculation value of the difference circuit Tm, as needed, and stores it as series data in the traveling direction. The series data in the data area Nm is the target of the filtering process.

次に、本例の磁気マーカ検出方法の内容を図14のフロー図に沿って説明する。同図の処理のうち、センサアレイ11の各磁気センサCnで磁気計測するステップS101、及び車幅方向の磁気勾配を演算するステップS102(勾配生成ステップ)については、実施例1と同じ仕様の処理である。ステップS102の差分演算により第1の磁気勾配である車幅方向の磁気勾配を生成したセンサアレイ11は、14チャンネルのセンサ信号を一斉に出力する。   Next, the contents of the magnetic marker detection method of this example will be described with reference to the flowchart of FIG. Of the processes in the figure, step S101 for magnetic measurement by each magnetic sensor Cn of the sensor array 11 and step S102 (gradient generation step) for calculating the magnetic gradient in the vehicle width direction have the same specifications as in the first embodiment. It is. The sensor array 11 which has generated the magnetic gradient in the vehicle width direction, which is the first magnetic gradient, by the difference calculation in step S102 outputs the 14-channel sensor signals all at once.

検出ユニット12がセンサアレイ11のセンサ信号を取得すると、そのセンサ信号が表す車幅方向の磁気勾配をデータエリアMmに順次、格納し、系列データを生成する。図9を参照して上述した通り、この系列データがなす車幅方向の磁気勾配の変化は、例えばN極の場合、車両の進行方向において図15(a)のグラフのようになる。   When the detection unit 12 acquires the sensor signal of the sensor array 11, the magnetic gradient in the vehicle width direction represented by the sensor signal is sequentially stored in the data area Mm to generate series data. As described above with reference to FIG. 9, the change in the magnetic gradient in the vehicle width direction formed by this series data is as shown in the graph of FIG.

検出ユニット12は、車幅方向の磁気勾配を第1の磁気勾配とし、進行方向の2つの位置における第1の磁気勾配の差分を演算することで、第2の磁気勾配としての進行方向の磁気勾配を生成する(S112、勾配生成ステップ)。具体的には、図15(a)のグラフ(N極の場合を例示)のように変化する車幅方向の磁気勾配の系列データの中から進行方向に所定距離、離れた2位置のデータ(車幅方向の磁気勾配)を選択し、差分を演算することで第2の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成する。検出ユニット12は、図15(a)において「所定距離」を進行方向にずらしながら順次、第2の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成する。そして、このように生成した進行方向の磁気勾配を順次、データエリアNmに格納することで、第2の磁気勾配の進行方向の系列データを生成する。この系列データがなす進行方向の磁気勾配の分布は、図15(b)に例示するグラフのようになる。なお、S極の場合のグラフについては図示を省略するが、N極の場合の図15のグラフに対して、正負が反転したものとなる。   The detection unit 12 uses the magnetic gradient in the vehicle width direction as the first magnetic gradient, and calculates the difference between the first magnetic gradients at the two positions in the traveling direction, thereby calculating the magnetic field in the traveling direction as the second magnetic gradient. A gradient is generated (S112, gradient generation step). Specifically, data at two positions separated by a predetermined distance in the traveling direction from the series data of the magnetic gradient in the vehicle width direction that changes as shown in the graph of FIG. 15A (example of N pole). The magnetic gradient in the vehicle width direction) is selected and the difference is calculated to generate the magnetic gradient in the traveling direction, which is the second magnetic gradient. The detection unit 12 sequentially generates a magnetic gradient in the traveling direction, which is the second magnetic gradient, while shifting the “predetermined distance” in the traveling direction in FIG. Then, the magnetic gradient in the traveling direction generated in this way is sequentially stored in the data area Nm, thereby generating series data in the traveling direction of the second magnetic gradient. The distribution of the magnetic gradient in the traveling direction formed by the series data is as shown in the graph illustrated in FIG. In addition, although illustration is abbreviate | omitted about the graph in the case of S pole, it becomes a thing in which positive / negative was reversed with respect to the graph of FIG. 15 in the case of N pole.

検出ユニット12は、データエリアNmに格納された14チャンネルの進行方向の磁気勾配の系列データをフィルタ処理回路125に入力し、低周波成分を遮断し高周波成分を通過させるフィルタ処理を実行する(S103)。その後、検出ユニット12の検出処理回路127が、データエリアHmに格納されたデータを利用して磁気マーカ10を検出するためのマーカ検出処理を実行する(S104)。   The detection unit 12 inputs the 14-channel magnetic gradient series data stored in the data area Nm to the filter processing circuit 125, and executes a filtering process that blocks low-frequency components and allows high-frequency components to pass (S103). ). Thereafter, the detection processing circuit 127 of the detection unit 12 executes marker detection processing for detecting the magnetic marker 10 using the data stored in the data area Hm (S104).

車線100に沿って車両5が走行中の進行方向の磁気勾配は、理論的には、磁気マーカ10を通過する毎に図15(b)のゼロクロスを含む波形が繰り返すように変化する。しかしながら、例えば橋やトンネルなどの磁気発生源となる構造物に車両が差し掛かったとき等では、橋などの磁気発生源となる構造物の端部に位置する磁極周辺の磁界が作用し、進行方向の磁気勾配が図16(a)のような変化になる可能性がある。これに対して、上記のステップS103のフィルタ処理が非常に有効となる。図16(a)の変化について、低周波成分を遮断するフィルタ処理を適用すれば、同図(b)のように上記のゼロクロスが周期的に現れる理論的な変化に近づけることができる。このゼロクロスを検出することで磁気マーカ10の検出が可能である。   The magnetic gradient in the traveling direction while the vehicle 5 is traveling along the lane 100 theoretically changes so that the waveform including the zero cross in FIG. However, for example, when a vehicle approaches a magnetic source such as a bridge or tunnel, a magnetic field around the magnetic pole located at the end of the magnetic source such as a bridge acts on the traveling direction. May change as shown in FIG. 16 (a). On the other hand, the filtering process in step S103 is very effective. With respect to the change in FIG. 16 (a), by applying a filter process that cuts off low frequency components, it is possible to approach the theoretical change in which the above-mentioned zero cross appears periodically as shown in FIG. 16 (b). The magnetic marker 10 can be detected by detecting this zero cross.

また、極性判定処理(図14、S105)では、磁気マーカ10を検出した際のデータエリアNmの磁気勾配(第2の磁気勾配)のゼロクロスが図15(b)や図16(b)のように正から負へのゼロクロスであればN極と判定でき、負から正へのゼロクロスであればS極と判定できる。   In the polarity determination process (FIG. 14, S105), the zero crossing of the magnetic gradient (second magnetic gradient) of the data area Nm when the magnetic marker 10 is detected is as shown in FIGS. 15B and 16B. If it is zero crossing from positive to negative, it can be determined as N pole, and if it is zero crossing from negative to positive, it can be determined as S pole.

なお、第2の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成するための上記の所定距離としては、検出対象の磁気マーカ10のサイズを鑑みて例えば30〜150mm等の距離を設定すると良い。さらに例えば、磁気マーカ10のサイズを推定する機能を磁気マーカ検出装置1側に持たせ、推定したサイズに応じて上記の所定距離を変更すれば、様々な仕様の磁気マーカ10を確実性高く検出できるようになる。   In addition, as said predetermined distance for producing | generating the magnetic gradient of the advancing direction which is a 2nd magnetic gradient, it is good to set distances, such as 30-150 mm, in view of the size of the magnetic marker 10 of a detection target. Further, for example, if the magnetic marker detection device 1 has a function of estimating the size of the magnetic marker 10 and the predetermined distance is changed according to the estimated size, the magnetic marker 10 of various specifications can be detected with high reliability. become able to.

本例では、車幅方向に隣り合う磁気センサCnの磁気計測値の差分を第1の磁気勾配とし、進行方向の2つの位置における第1の磁気勾配の差分を第2の磁気勾配としたうえ、この第2の磁気勾配の進行方向における変化に対して、フィルタ処理を適用している。ここでは、差分を2回施した後の磁気勾配の変化に対してフィルタ処理を適用しているが、差分の回数を3回、4回…と増やすことも可能である。差分の回数を増やせば、特に、各磁気センサに対して一様に作用する磁気ノイズの除去に効果がある一方、差分の回数を増やすと、有効な信号のレベルが低下してS/N比が低下する傾向にある。差分回数の選定に当たっては、磁気ノイズの除去等の効果と、S/N比の低下による悪影響と、のバランスを考慮すると良い。   In this example, the difference between the magnetic measurement values of the magnetic sensors Cn adjacent in the vehicle width direction is the first magnetic gradient, and the difference between the first magnetic gradients at the two positions in the traveling direction is the second magnetic gradient. A filtering process is applied to the change in the traveling direction of the second magnetic gradient. Here, the filtering process is applied to the change in the magnetic gradient after the difference is applied twice, but the number of differences can be increased to three times, four times, and so on. Increasing the number of differences is particularly effective in removing magnetic noise that acts uniformly on each magnetic sensor, while increasing the number of differences decreases the effective signal level and reduces the S / N ratio. Tend to decrease. In selecting the number of differences, it is preferable to consider a balance between the effect of removing magnetic noise and the like and the adverse effect of a decrease in the S / N ratio.

本例では、データエリアNmの磁気勾配を利用して磁気マーカ10の極性を判定しているが、実施例1と同様、データエリアHmのフィルタ出力値を利用して極性を判定することも可能である。正→負のゼロクロスか、負→正のゼロクロスかにより極性を判定可能である。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例1と同様である。
In this example, the polarity of the magnetic marker 10 is determined using the magnetic gradient of the data area Nm. However, as in the first embodiment, the polarity can also be determined using the filter output value of the data area Hm. It is. The polarity can be determined by positive → negative zero cross or negative → positive zero cross.
Other configurations and operational effects are the same as those in the first embodiment.

(実施例3)
本例は、実施例1の磁気マーカ検出装置1を基にして、センサアレイ11の構成を変更した例である。この内容について、図17を参照して説明する。
本例のセンサアレイ11では、進行方向に2行、車幅方向に15列の2次元アレイ状に磁気センサが配列されている。このセンサアレイ11における車幅方向の磁気センサCnの間隔は、実施例1と同様、70mmである一方、進行方向の磁気センサCnの間隔は30mmである。検出ユニット12では、実施例1で参照した図4と同様にデータエリアMmよりも下流側で極性判定回路が並列して設けられている。
(Example 3)
In this example, the configuration of the sensor array 11 is changed based on the magnetic marker detection device 1 of the first embodiment. The contents will be described with reference to FIG.
In the sensor array 11 of this example, magnetic sensors are arranged in a two-dimensional array with two rows in the traveling direction and 15 columns in the vehicle width direction. The distance between the magnetic sensors Cn in the vehicle width direction in the sensor array 11 is 70 mm as in the first embodiment, while the distance between the magnetic sensors Cn in the traveling direction is 30 mm. In the detection unit 12, a polarity determination circuit is provided in parallel on the downstream side of the data area Mm as in FIG. 4 referred to in the first embodiment.

センサアレイ11を構成する各磁気センサでは、車両の進行方向に沿って感磁体であるアモルファスワイヤが配設され、進行方向に磁気感度が設定されている。以下の説明では、進行方向前側の15個の磁気センサをC1A〜C15A(以下、CnAと記載。nは1〜15の自然数。)とし、進行方向後ろ側の15個の磁気センサをC1B〜C15B(以下、CnBと記載。nは1〜15の自然数。)とする。   In each magnetic sensor constituting the sensor array 11, an amorphous wire that is a magnetic sensitive body is disposed along the traveling direction of the vehicle, and the magnetic sensitivity is set in the traveling direction. In the following description, the 15 magnetic sensors on the front side in the traveling direction are C1A to C15A (hereinafter referred to as CnA. N is a natural number of 1 to 15), and the 15 magnetic sensors on the rear side in the traveling direction are C1B to C15B. (Hereinafter referred to as CnB. N is a natural number of 1 to 15).

本例のセンサアレイ11は、2種類の差分回路K1〜K15(以下、Knと記載。)、差分回路S1〜S14(以下、Smと記載。mは1〜14の自然数。)を備えている。差分回路Knは、磁気センサCnAの磁気計測値と磁気センサCnBの磁気計測値の差分を演算して第1の磁気勾配を求める回路である。差分回路Smは、差分回路Km+1による第1の磁気勾配と、差分回路Kmによる第1の磁気勾配と、の差分を演算することにより、差分回路Knによる第1の磁気勾配とは異なる新たな第1の磁気勾配を求める回路である。   The sensor array 11 of this example includes two types of difference circuits K1 to K15 (hereinafter referred to as Kn) and difference circuits S1 to S14 (hereinafter referred to as Sm. M is a natural number of 1 to 14). . The difference circuit Kn is a circuit that calculates the difference between the magnetic measurement value of the magnetic sensor CnA and the magnetic measurement value of the magnetic sensor CnB to obtain the first magnetic gradient. The difference circuit Sm calculates a difference between the first magnetic gradient generated by the difference circuit Km + 1 and the first magnetic gradient generated by the difference circuit Km, thereby making a new first difference different from the first magnetic gradient generated by the difference circuit Kn. 1 is a circuit for obtaining a magnetic gradient of 1.

センサアレイ11は、差分回路Knの差分演算値である第1の磁気勾配を、図示しない14チャンネルの出力ポートを介して一斉出力する。検出ユニット12は、実施例1と同様、データエリアM1〜M14を備えている。検出ユニット12は、センサアレイ11が一斉出力する14チャンネルの第1の磁気勾配をデータエリアM1〜M14に随時、格納し、チャンネル毎の系列データを生成する。   The sensor array 11 simultaneously outputs the first magnetic gradient, which is the difference calculation value of the difference circuit Kn, via a 14-channel output port (not shown). The detection unit 12 includes data areas M1 to M14 as in the first embodiment. The detection unit 12 stores the 14-channel first magnetic gradient output from the sensor array 11 all at once in the data areas M1 to M14, and generates series data for each channel.

このチャンネル毎の系列データについて、検出ユニット12は、実施例1と同様、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を適用して、フィルタ処理の出力であるフィルタ出力値をデータエリアH1〜H14に格納する。そして、検出ユニット12は、データエリアH1〜H14に格納されたフィルタ出力値を入力値としたマーカ検出処理を実行し、磁気マーカの有無等を検出する。また、実施例1と同様、データエリアMmの磁気勾配を入力値として極性判定処理を実行可能である。   About the series data for every channel, the detection unit 12 applies the filter process by a high pass filter similarly to Example 1, and stores the filter output value which is the output of a filter process in the data areas H1-H14. And the detection unit 12 performs the marker detection process which used the filter output value stored in the data areas H1-H14 as an input value, and detects the presence or absence of a magnetic marker. Similarly to the first embodiment, the polarity determination process can be executed using the magnetic gradient of the data area Mm as an input value.

なお、2つの磁気センサの磁気計測値の差分(上記の差分回路Knによる第1の磁気勾配)を算出するに当たっては、10mm〜50mm程度の狭い間隔の2つの磁気センサを対象とすると良い。しかしながら、仮に、本例の30mmという狭い間隔で車幅方向に磁気センサを配列して、例えば1m幅程度のセンサアレイ11を実現しようとすると、車幅方向の各行で(1m÷30mm)=約33個の磁気センサが必要となり、センサアレイ11全体では2倍の約66個の磁気センサが必要となる。一方、本例のように、進行方向の磁気センサの間隔を30mmに設定する一方、車幅方向の間隔を70mmに設定すれば、センサアレイ11に必要な磁気センサの個数を少なくでき、(1m÷70mm)=約14個の2倍の約28個の磁気センサでセンサアレイ11を構成できる。   In calculating the difference between the magnetic measurement values of the two magnetic sensors (the first magnetic gradient by the difference circuit Kn), two magnetic sensors having a narrow interval of about 10 mm to 50 mm may be targeted. However, if magnetic sensors are arranged in the vehicle width direction at a narrow interval of 30 mm in this example to achieve a sensor array 11 having a width of about 1 m, for example, (1 m ÷ 30 mm) = about in each row in the vehicle width direction. 33 magnetic sensors are required, and the entire sensor array 11 requires about 66 magnetic sensors, which is twice as large. On the other hand, if the distance between the magnetic sensors in the traveling direction is set to 30 mm as in the present example, and the distance in the vehicle width direction is set to 70 mm, the number of magnetic sensors required for the sensor array 11 can be reduced (1 m ÷ 70 mm) = The sensor array 11 can be configured by about 28 magnetic sensors, which is twice the number of about 14.

本例では、データエリアMmの磁気勾配を利用して磁気マーカ10の極性を判定しているが、実施例1と同様、データエリアHmのフィルタ出力値を利用して極性を判定することも可能である。正→負のゼロクロスか、負→正のゼロクロスかにより極性を判定可能である。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例1と同様である。
In this example, the polarity of the magnetic marker 10 is determined using the magnetic gradient of the data area Mm, but the polarity can also be determined using the filter output value of the data area Hm as in the first embodiment. It is. The polarity can be determined by positive → negative zero cross or negative → positive zero cross.
Other configurations and operational effects are the same as those in the first embodiment.

以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。   As described above, specific examples of the present invention have been described in detail as in the embodiments. However, these specific examples merely disclose an example of the technology included in the scope of claims. Needless to say, the scope of the claims should not be construed as limited by the configuration, numerical values, or the like of the specific examples. The scope of the claims includes techniques in which the specific examples are variously modified, changed, or appropriately combined using known techniques and knowledge of those skilled in the art.

1 磁気マーカ検出装置(極性判定装置)
1S 磁気マーカ検出システム
10 磁気マーカ
100 車線
11 センサアレイ
12 検出ユニット
125 フィルタ処理回路
127 検出処理回路
129 極性判定回路(極性判定手段)
5 車両
1 Magnetic marker detector (polarity detector)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1S Magnetic marker detection system 10 Magnetic marker 100 Lane 11 Sensor array 12 Detection unit 125 Filter processing circuit 127 Detection processing circuit 129 Polarity determination circuit (polarity determination means)
5 Vehicle

Claims (6)

車両に取り付けた少なくとも2つ以上の複数の磁気センサを用いて、走行路に敷設された磁気マーカの極性を判定するための極性判定方法であって、
取付位置が異なる前記複数の磁気センサのうちの2つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした1回または2回以上の複数回の差分演算により算出可能な第1の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、
前記計測タイミングが異なる前記第1の磁気勾配の差分である第2の磁気勾配、及び前記第1の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配を利用して前記磁気マーカの極性を判定する処理を実行する極性判定ステップと、を実行する磁気マーカの極性判定方法。
A polarity determination method for determining the polarity of a magnetic marker laid on a travel path using at least two or more magnetic sensors attached to a vehicle,
A first that can be calculated by one or two or more times of difference calculation for magnetic measurement values acquired by two or more magnetic sensors of the plurality of magnetic sensors having different mounting positions at the same measurement timing. A gradient generating step for generating a magnetic gradient of
Processing for determining the polarity of the magnetic marker by using at least one of the second magnetic gradient, which is the difference between the first magnetic gradients having different measurement timings, and the first magnetic gradient. And a polarity determination step of performing magnetic marker polarity determination.
請求項1において、前記極性判定ステップでは、前記いずれかの磁気勾配の車両の進行方向の変化について、少なくとも低い周波数成分を抑圧あるいは遮断するためのフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成し、当該フィルタ出力値を利用して前記磁気マーカの極性を判定する磁気マーカの極性判定方法。   In claim 1, in the polarity determination step, a filter process for suppressing or blocking at least a low frequency component is performed on the change in the traveling direction of the vehicle of any one of the magnetic gradients to generate a filter output value, A magnetic marker polarity determination method for determining the polarity of the magnetic marker using a filter output value. 請求項1又は2において、前記複数の磁気センサは、少なくとも車両の車幅方向に配列されており、前記勾配生成ステップでは、少なくとも、前記車幅方向に配列された2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算処理を実行する磁気マーカの極性判定方法。   3. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the plurality of magnetic sensors are arranged at least in a vehicle width direction of the vehicle, and in the gradient generation step, at least magnetic measurement values of the two magnetic sensors arranged in the vehicle width direction. Magnetic marker polarity determination method for executing the difference calculation process. 請求項1〜3のいずれか1項において、前記複数の磁気センサは、少なくとも前記進行方向に配列されており、前記勾配生成ステップでは、少なくとも、前記進行方向に配列された2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算処理を実行する磁気マーカの極性判定方法。   4. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the plurality of magnetic sensors are arranged at least in the traveling direction, and in the gradient generation step, at least two magnetic sensors arranged in the traveling direction are magnetized. A method for determining the polarity of a magnetic marker that executes a difference calculation process of measured values. 請求項1〜4のいずれか1項において、車両が進行中の走行路が自動車専用道路であるか一般道であるかに応じて、前記フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り換える磁気マーカの極性判定方法。   The magnetic marker according to any one of claims 1 to 4, wherein the frequency characteristic of the filter applied to the filter processing is switched according to whether a travel path on which the vehicle is traveling is an automobile-only road or a general road. Polarity judgment method. 走行路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に搭載される極性判定装置であって、
少なくとも2つ以上の複数の磁気センサと、
前記磁気マーカの極性を判定する極性判定手段と、を有し、
該極性判定手段は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の極性判定方法を実行するように構成された手段である磁気マーカの極性判定装置。
A polarity determination device mounted on a vehicle to detect a magnetic marker laid on a travel path,
At least two or more magnetic sensors;
Polarity determination means for determining the polarity of the magnetic marker,
The polarity determination unit of a magnetic marker, which is a unit configured to execute the polarity determination method according to any one of claims 1 to 5.
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