JP2019184474A - マーカ検出システム、及びマーカ検出システムの運用方法 - Google Patents
マーカ検出システム、及びマーカ検出システムの運用方法Info
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Abstract
Description
前記センサユニットの各磁気センサには、通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部が個別に付設されており、
前記磁界発生部に通電する電流と、該磁界発生部が対応する前記磁気センサに作用する磁気と、の関係である磁気出力特性を表す各磁界発生部の特性情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶される前記各磁界発生部の特性情報を参照して、前記磁界発生部に通電する電流の変化量である電流差分値Aに起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値Aを推定する推定部と、
前記磁界発生部に作用する前記電流差分値A分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Aと、前記推定部が前記電流差分値Aについて推定する磁気差分値Aと、の比率である感度の均一性を高めるように各磁気センサを校正する校正部と、を備えるマーカ検出システムにある。
前記センサユニットの各磁気センサに対して、通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部が個別に付設されていると共に、
前記磁界発生部に通電する電流と、該磁界発生部が対応する前記磁気センサに作用する磁気と、の関係である磁気出力特性を表す各磁界発生部の特性情報を記憶する記憶部を備えるマーカ検出システムについて、
前記記憶部により記憶される前記各磁界発生部の特性情報に基づき、前記磁界発生部に通電する電流の変化量である電流差分値Aに起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値Aを推定する磁気推定ステップと、
前記磁界発生部に作用する前記電流差分値A分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Aと、前記磁気推定ステップで前記電流差分値Aについて推定される磁気差分値Aと、の比率である感度の均一性を高めるように各磁気センサを校正する校正ステップと、を実施するマーカ検出システムの運用方法にある。
(実施例1)
本例は、磁気発生源を検出するのに好適なマーカ検出システム及びその運用方法に関する例である。この内容について、図1〜図10を用いて説明する。
マーカ検出装置1は、図1及び図2のごとく、複数の磁気センサSnを含むセンサアレイ(センサユニットの一例)11と、図示しないCPU(central processing unit)等を内蔵する検出ユニット(検出部の一例)12と、を組み合わせた装置である。特に本例のセンサアレイ11は、磁気センサ10の校正機能を備えている。
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に処理を施して磁気マーカ10を検出するユニットである。検出ユニット12による検出結果は、例えば車両5側の図示しないECU等に入力され、車線を維持して車両5が走行するための自動操舵制御や車線逸脱警報など各種の制御に利用される。
センサアレイ11は、図3のごとく、15個のセンサチップ2が一直線上に配置されたセンサユニットである。センサアレイ11は、15個のセンサチップ2のほか、差分回路Dn(nは1〜15の自然数。)、差分回路Gm(mは1〜14の自然数。)、キャリブレーション回路110等を含めて構成されている。
信号処理回路24(図4)は、パルス信号に連動して開閉する同期検波器241を利用してピックアップコイル21の誘起電圧を取り出し、増幅器242がその誘起電圧を増幅する回路である。信号処理回路24は、増幅後の誘起電圧を磁気センサSnの出力値とし、差分回路Dn(図3)に入力する。なお、磁気センサSnの出力値は、キャリブレーション回路110にも入力される。信号処理回路24の増幅器242は、キャリブレーション回路110による制御により増幅率を調整可能である。
検出ユニット12は、図5のごとく、各種の演算を実行するCPUのほか、ROMやRAM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。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。
フィルタ処理回路125は、データエリアMmに格納された14チャンネルの時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。
マーカ検出装置1の動作として、(2.1)磁気マーカ10の検出動作、を概説した後、(2.2)磁気センサSnの校正動作、の内容を説明する。なお、(2.2)磁気センサSnの校正動作には、上記したように(2.2.1)メンテナンスモード下の処理と、(2.2.2)通常モード下の処理と、がある。
磁気マーカ10を検出するに当たって、検出ユニット12は、図6のように、例えば3kHzの周期で各磁気センサSnによる磁気計測が実行されるようにセンサアレイ11を制御する(S101)。各磁気センサSnの出力値Rnは、まず、差分回路Dn(図3)に入力され、磁気センサSnの出力値Rnの時間方向の勾配を表す時間差分値が求められる(S102)。
上記の磁気マーカ10の検出動作では、磁気センサSnの出力値の時間的な差分、車幅方向の差分を求めることでコモン磁気ノイズを除去し、磁気マーカ10の検出精度を高めようとしている。しかしながら、差分演算には、誤差を増幅する特性がある。特に異なる磁気センサ間の差分演算については、磁気センサSnの個体差に起因するばらつき誤差の悪影響を拡大してしまうという問題がある。差分演算による悪影響を未然に抑制するために、磁気センサSnの校正が重要になってくる。
メンテナンスモード下の処理は、ヘルムホルツコイル60の基準磁気を利用して磁界発生コイルCnの磁気出力特性(特性情報)を特定するための処理である。磁界発生コイルCnは、電流値と磁気量との線形性が高いため、磁気出力特性が分かれば磁気センサSnに作用する磁気量を定量的に制御あるいは推定できる。例えば、磁界発生コイルCnの磁気出力特性として、ある電流値Iの電流を通電したとき、磁気量Hであることが把握されている場合について説明する。このとき、0.5Iの電流値の電流を磁界発生コイルCnに通電すれば、対応する磁気センサSnに対して、0.5Hの磁気量を磁界発生コイルCnから作用できるということになる。
車両の使用期間においては、各磁気センサSnに対して車両5の内外からさまざまな磁気が作用する。特に車両5には、磁気発生源となり得るさまざまな電子部品が搭載されており、これらの電子部品からの磁気が磁気センサSnに作用し、その磁気量が磁気マーカ10から作用する磁気量よりも大きくなることもある。また、道路を構成するトンネルや橋などのRC構造の構造物は大きな磁気発生源となり得るため、走行環境に応じて外部から車両5に作用する外部磁気の大きさも変動する。
メンテナンスモード下の処理において、ヘルムホルツコイル60が各磁気センサSnに作用する基準磁気Hkを利用して、各磁気センサSnの感度を均一にする校正処理を実施することも良い。この校正処理では、ヘルムホルツコイル60が各磁気センサSnに作用する磁気差分値ΔHsに対して、磁気センサSnが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値が均一になるように、各増幅器242の増幅率を設定すれば良い。この場合、図8中のステップS205では、この校正処理を実施した後のセンサ出力特性を記憶すると良い。
一方、磁気センサS1、S2の出力値に関するタイミングT1及びT2での車幅方向差分値は、それぞれ、(R2[T1]−R1[T1])、(R2[T2]−R1[T2])となる。したがって、これらの車幅方向差分値についての時間差分値は(R2[T1]−R1[T1])−(R2[T2]−R1[T2])=(R2[T1]−R1[T1]−R2[T2]+R1[T2])となる。この演算式は、時間差分値を演算してから車幅方向差分値を演算する上記の演算式と等価である。
なお、本例は、センサアレイ11と検出ユニット12とを別体とする構成例であるが、両者を一体化する構成を採用しても良い。
本例は、実施例1の構成に基づいて、センサチップ2のピックアップコイル21と同様の方法により磁界発生コイルCnを形成した例である。この内容について図11及び図12を参照して説明する。
本例のセンサチップ2では、感磁体をなすアモルファスワイヤ20に対して、ピックアップコイル21と磁界発生コイルCnとが並列して配置されている。
第1の導電パターン28は、延在溝25の溝方向と略直交するように延在溝25の内周面に形成され、両端が電極配線基板2Aの表面に延設されたパターンである。第1の導電パターン28は、延在溝25の底面に形成されたパターン282と、延在溝25の内側面に形成されたパターン281と、により構成されている。この第1の導電パターン28は、梯子のように溝方向に複数並列して配置されている。
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。
10 磁気マーカ
11 センサアレイ(センサユニット)
110 キャリブレーション回路
112 校正部(記憶部、推定部)
12 検出ユニット(検出部)
125 フィルタ処理回路
127 検出処理回路
2 センサチップ
20 アモルファスワイヤ(磁性体ワイヤ)
21 ピックアップコイル(コイル)
Sn 磁気センサ
Cn 磁界発生コイル(磁界発生部、コイル)
5 車両
6 磁界発生装置
60 ヘルムホルツコイル
Claims (11)
- 磁気の強さを計測する磁気センサが複数配列されたセンサユニットを用いて道路に敷設された磁気マーカを検出するマーカ検出システムであって、
前記センサユニットの各磁気センサには、通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部が個別に付設されており、
前記磁界発生部に通電する電流と、該磁界発生部が対応する前記磁気センサに作用する磁気と、の関係である磁気出力特性を表す各磁界発生部の特性情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶される前記各磁界発生部の特性情報を参照して、前記磁界発生部に通電する電流の変化量である電流差分値Aに起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値Aを推定する推定部と、
前記磁界発生部に作用する前記電流差分値A分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Aと、前記推定部が前記電流差分値Aについて推定する磁気差分値Aと、の比率である感度の均一性を高めるように各磁気センサを校正する校正部と、を備えるマーカ検出システム。 - 請求項1において、前記記憶部が記憶する各磁界発生部の特性情報は、前記磁界発生部に通電する電流の変化量である電流差分値と、該磁界発生部が対応する磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値と、の組み合わせの情報であるマーカ検出システム。
- 請求項1または2において、複数の前記磁気センサについて個別に付設された前記磁界発生部は、互いに電気的な直列関係をなすように接続されているマーカ検出システム。
- 請求項1〜3のいずれか1項において、いずれか一の磁気センサのセンサ出力値あるいはセンサ出力値に基づく演算値と、いずれか他の磁気センサのセンサ出力値あるいはセンサ出力値に基づく演算値と、の差分である磁気センサ間の差分値を入力値とする演算処理を経て前記磁気マーカを検出する検出部と、を有しているマーカ検出システム。
- 請求項1〜4のいずれか1項において、前記磁界発生部は、電線が巻回されたコイルを含み、該コイルへの通電に応じて磁界を発生させるマーカ検出システム。
- 請求項5において、前記磁気センサは、感磁体としての磁性体ワイヤと、該磁性体ワイヤの周囲に電線が巻回されたコイルと、を含み、
当該磁気センサのコイルと、前記磁界発生部のコイルとは、巻数を除く仕様が共通しているマーカ検出システム。 - 磁気の強さを計測する磁気センサが複数配列されたセンサユニットを用いて道路に敷設された磁気マーカを検出するマーカ検出システムの運用方法であって、
前記センサユニットの各磁気センサに対して、通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部が個別に付設されていると共に、
前記磁界発生部に通電する電流と、該磁界発生部が対応する前記磁気センサに作用する磁気と、の関係である磁気出力特性を表す各磁界発生部の特性情報を記憶する記憶部を備えるマーカ検出システムについて、
前記記憶部により記憶される前記各磁界発生部の特性情報に基づき、前記磁界発生部に通電する電流の変化量である電流差分値Aに起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値Aを推定する磁気推定ステップと、
前記磁界発生部に作用する前記電流差分値A分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Aと、前記磁気推定ステップで前記電流差分値Aについて推定される磁気差分値Aと、の比率である感度の均一性を高めるように各磁気センサを校正する校正ステップと、を実施するマーカ検出システムの運用方法。 - 請求項7において、前記記憶部が記憶する各磁界発生部の特性情報は、前記磁界発生部に通電する電流の変化量である電流差分値と、該磁界発生部が対応する磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値と、の組み合わせの情報であるマーカ検出システムの運用方法。
- 請求項7または8において、前記センサユニットに作用する磁気を基準量の分だけ変化させたときの各磁気センサのセンサ出力の基準となる変化量を計測することで、前記磁気センサに作用する磁気と、前記磁気センサが出力するセンサ出力と、の関係であるセンサ出力特性を表す各磁気センサの特性情報を取得するセンサ特性取得ステップと、
前記磁界発生部に通電する電流を変化させたときに該磁界発生部に対応する磁気センサに作用する磁気を計測し、当該磁界発生部に通電する電流の変化量である電流差分値Bに応じて該磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Bを取得する磁気計測ステップと、
前記磁気センサのセンサ出力特性を表す特性情報を参照して、前記磁気計測ステップで取得された出力差分値Bに対応する磁気差分値Bを推定すると共に、当該磁気差分値Bと前記電流差分値Bとの組み合わせを、前記磁界発生部の磁気出力特性を表す特性情報として取得し、前記記憶部に記憶させる磁気出力特性取得ステップと、を実施するマーカ検出システムの運用方法。 - 請求項9において、前記磁気センサの特性情報は、前記基準量に当たる磁気差分値Cと、前記磁気センサが出力するセンサ出力の基準となる変化量である出力差分値Cと、の組み合わせの情報であり、
前記センサ特性取得ステップは、各磁気センサにおける前記磁気差分値Cと前記出力差分値Cとの比率を均一に近づける磁気センサの校正処理を含んでいるマーカ検出システムの運用方法。 - 請求項7〜10のいずれか1項におけるマーカ検出システムは、請求項1〜6のいずれか1項に記載されたものであるマーカ検出システムの運用方法。
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