JP2019211304A - ジャイロセンサの較正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャイロセンサの計測精度を高く維持するためのジャイロセンサの較正方法を提供すること。【解決手段】鉛直方向の軸回りに生じる回転方向の角速度を計測するために車両５に搭載されたジャイロセンサの較正方法では、道路に敷設された磁気マーカ１０Ｕ・Ｄに対する車両５の横ずれ量を検出する横ずれ量検出処理と、２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄが敷設された敷設箇所を車両５が通過する際、２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄに対する横ずれ量を入力値とする演算処理により車両５の方位を推定する方位推定処理と、方位推定処理により推定された車両５の方位を利用してジャイロセンサを較正する較正処理と、を実施する。【選択図】図１２

Description

本発明は、車両が備えるジャイロセンサの較正方法に関する。

近年、ナビゲーションシステムや、アンチスキッドコントロールなどの車両制御システムや、自動運転システムなどが組み込まれた車両が増えている。これらのシステムでは、車両の姿勢（方位）や車両の姿勢変化などを精度高く推定する必要がある。そこで、これらのシステムが組み込まれた車両の多くでは、鉛直方向の軸回りの車両の回転方向（ヨー方向）の角速度を計測するジャイロセンサが採用されている（例えば下記の特許文献１参照。）。

特開２０１６−９１４１２号公報

例えば、車両が直進している状態、すなわちヨー方向の角速度が発生していない状態でのジャイロセンサの計測値であるゼロ点は、時間経過、あるいは温度変動や振動などの環境条件によって変動（ドリフト）することがある。このようにジャイロセンサの出力特性は、時間経過や環境条件によって変動することがあり、計測精度を維持できなくなるおそれがある。

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、ジャイロセンサの計測精度を高く維持するためのジャイロセンサの較正方法を提供しようとするものである。

本発明は、鉛直方向の軸回りに生じる回転方向の角速度を計測するジャイロセンサを備える車両における当該ジャイロセンサの較正方法であって、
道路に敷設された磁気マーカに対する車両の横ずれ量を検出する横ずれ量検出処理と、
少なくとも２個の磁気マーカが敷設された敷設箇所を車両が通過する際、当該少なくとも２個の磁気マーカについて前記横ずれ量検出処理が検出した横ずれ量を入力値とする演算処理により車両の方位を推定する方位推定処理と、
該方位推定処理により推定された車両の方位を利用してジャイロセンサを較正する較正処理と、を実施するジャイロセンサの較正方法にある。

本発明のジャイロセンサの較正方法は、道路に敷設された磁気マーカを利用して車両の方位を検出し、ジャイロセンサの較正に利用する方法である。道路に敷設された磁気マーカを利用して検出される車両の方位は、ジャイロセンサとは相違し、時間経過や温度変化などの影響を受けるおそれが少ない。それ故、磁気マーカを利用して検出される車両の方位を利用すれば、ジャイロセンサを確実性高く較正できる。

実施例１における、計測ユニットを取り付けた車両を見込む正面図。 実施例１における、マーカシステムの構成を示す説明図。 実施例１における、磁気マーカの説明図。 実施例１における、磁気マーカの敷設態様を示す説明図。 実施例１における、ＲＦＩＤタグの正面図。 実施例１における、磁気マーカを通過する際の進行方向の磁気計測値の変化を例示する説明図。 実施例１における、車幅方向に配列された磁気センサＣｎによる車幅方向の磁気計測値の分布を例示する説明図。 実施例１における、車両の全体動作の流れを示すフロー図。 実施例１における、マーカシステムによる自車位置の特定方法の説明図。 実施例１における、走行ルートに対する自車位置の偏差ΔＤを示す説明図。 実施例１における、ジャイロセンサの較正方法を説明するためのフロー図。 実施例１における、車両方位Ｖｄの検出方法の説明図。 実施例２における、車両方位Ｖｄの検出方法の説明図。 実施例３における、ジャイロセンサの較正方法を説明するためのフロー図。

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、高精度に自車位置（車両の位置）を特定するためのマーカシステム１を自動運転システム６に組み合わせた例である。特に、本例のマーカシステム１は、磁気マーカ１０を利用してジャイロセンサを較正する機能を有し、慣性航法の精度を高く維持可能である点に技術的特徴のひとつを有している。この内容について、図１〜図１２を用いて説明する。

マーカシステム１は、図１及び図２のごとく、磁気検出等を行う計測ユニット２、磁気マーカ１０の敷設位置を表すマーカ情報を取得する位置情報取得部の一例であるタグリーダ３４、及び自車位置を特定するための演算処理を実行する測位部をなす制御ユニット３２、を含んで構成されている。

このマーカシステム１を組み合わせる自動運転システム６（図２）は、自動運転制御を実行する車両ＥＣＵ６１と、詳細な３次元地図データ（３Ｄマップデータ）を格納する地図データベース（地図ＤＢ）６５と、を含んで構成されている。車両ＥＣＵ６１は、マーカシステム１が特定した自車位置を制御入力値として、図示しないステアリング操舵ユニットやエンジンスロットルやブレーキなどを制御して車両５を自動走行させる。なお、図１では、自動運転システム６の図示を省略している。

以下、道路に敷設される磁気マーカ１０を概説した後、計測ユニット２、タグリーダ３４、制御ユニット３２の内容を説明する。

磁気マーカ１０は、図３及び図４のごとく、車両５が走行する道路の路面１００Ｓに敷設される道路マーカである。この磁気マーカ１０は、直径２０ｍｍ、高さ２８ｍｍの柱状をなし、路面１００Ｓ（図１）に設けた孔に収容された状態で敷設される。磁気マーカ１０をなす磁石は、磁性材料である酸化鉄の磁粉を基材である高分子材料中に分散させたフェライトプラスチックマグネットであり、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／ｍ^３という特性を備えている。

本例の磁気マーカ１０の仕様の一部を表１に示す。

この磁気マーカ１０は、計測ユニット２の取付け高さとして想定される範囲１００〜２５０ｍｍの上限の２５０ｍｍ高さにおいて、８μＴ（マイクロテスラ）の磁束密度の磁気を作用する。また、この磁気マーカ１０では、表面における磁気の強さを表す表面磁束密度Ｇｓが４５ｍＴとなっている。

磁気マーカ１０は、図４のごとく、左右のレーンマークで区分された車線１００の中央に沿う例えば１０ｍ間隔の敷設箇所１０Ｆに２個ずつ配置されている。各敷設箇所１０Ｆでは、車線１００の中央に沿う方向（道路の方向）に沿って２ｍ間隔で２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄが配置されている。以下、磁気マーカ１０Ｕ・Ｄの２ｍの間隔をマーカスパンＭという。また、２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを結ぶ線分の方向を方位ｄｉｒという。詳しくは後述するが、マーカシステム１では、この方位ｄｉｒを基準として車両方位（車両の方位）を特定でき、ジャイロセンサ２２３を較正できる。

各敷設箇所１０Ｆに配置された２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄのうち、敷設箇所１０Ｆにおける道路の上流側の磁気マーカ１０Ｕは、車両位置を特定するために利用される。この上流側の磁気マーカ１０Ｕには、無線により情報を出力する無線タグであるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグ１５が付設されている（図３参照。）。

ＲＦＩＤタグ１５は、無線による外部給電により動作し磁気マーカ１０Ｕに関するマーカ情報を送信する。マーカ情報には、対応する磁気マーカ１０Ｕの敷設位置を表す位置データや、方位ｄｉｒ（図４）を表す方位データ（方位ｄｉｒを特定可能なマーカ方位情報の一例）等が含まれている。なお、敷設箇所１０Ｆに配置された２個の磁気マーカ１０のうち、下流側に位置する磁気マーカ１０Ｄは、方位ｄｉｒを規定するための磁気マーカであり、ＲＦＩＤタグ１５が付設されていない。

ここで、上記のように磁気マーカ１０の磁石は、酸化鉄の磁粉を高分子材料中に分散させたものである。この磁石は、導電性が低く無線給電時に渦電流等が生じ難い。それ故、磁気マーカ１０に付設されたＲＦＩＤタグ１５は、無線伝送された電力を効率良く受電できる。

情報提供部の一例をなすＲＦＩＤタグ１５は、例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルムから切り出したタグシート１５０（図５）の表面にＩＣチップ１５７を実装した電子部品である。タグシート１５０の表面には、ループコイル１５１及びアンテナ１５３の印刷パターンが設けられている。ループコイル１５１は、外部からの電磁誘導によって励磁電流が発生する受電コイルである。アンテナ１５３は、マーカ情報を無線送信するための送信アンテナである。ＲＦＩＤタグ１５は、磁気マーカ１０Ｕの路面１００Ｓ側の表面に配置されている。

次に、車両５が備える計測ユニット２、タグリーダ３４、制御ユニット３２について説明する。
計測ユニット２は、図１及び図２のごとく、磁気検出部であるセンサアレイ２１と、相対位置推定部の一例であるＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）２２と、が一体化されたユニットである。細長い棒状をなす計測ユニット２は、路面１００Ｓと対面する状態で、例えばフロントバンパーの内側等に取り付けられる。本例の車両５の場合、路面１００Ｓを基準とした計測ユニット２の取付け高さが２００ｍｍとなっている。

計測ユニット２のセンサアレイ２１は、一直線上に配列された１５個の磁気センサＣｎ（ｎは１〜１５の整数）と、図示しないＣＰＵ等を内蔵した検出処理回路２１２と、を備えている。なお、センサアレイ２１では、１５個の磁気センサＣｎが１０ｃｍの等間隔で配置されている。検出ユニット２は、センサアレイ２１における磁気センサＣｎの配列方向が車幅方向に一致するように車両５に取り付けられる。

磁気センサＣｎは、アモルファスワイヤなどの感磁体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公知のＭＩ効果（Magneto Impedance Effect）を利用して磁気を検出するセンサである。磁気センサＣｎでは、アモルファスワイヤなどの図示しない感磁体が直交する２軸方向に沿って配置され、これにより直交する２軸方向に作用する磁気の検出が可能となっている。なお、本例では、進行方向及び車幅方向の磁気成分を検出できるように磁気センサＣｎがセンサアレイ２１に組み込まれている。

磁気センサＣｎは、磁束密度の測定レンジが±０．６ｍＴであって、測定レンジ内の磁束分解能が０．０２μＴという高感度のセンサである。本例では、車両５の高速走行に対応できるよう、計測ユニット２の各磁気センサＣｎによる磁気計測の周期が３ｋＨｚに設定されている。

磁気センサＣｎの仕様の一部を表２に示す。

上記のように、磁気マーカ１０は、磁気センサＣｎの取付け高さとして想定する範囲１００〜２５０ｍｍにおいて８μＴ以上の磁束密度の磁気を作用できる。磁束密度８μＴ以上の磁気を作用する磁気マーカ１０であれば、磁束分解能が０．０２μＴの磁気センサＣｎを用いて確実性高く検出可能である。

センサアレイ２１の検出処理回路２１２（図２）は、磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理などを実行する演算回路である。この検出処理回路２１２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を利用して構成されている。

検出処理回路２１２は、各磁気センサＣｎが出力するセンサ信号を３ｋＨｚ周期で取得してマーカ検出処理を実行する。そして、マーカ検出処理の検出結果を制御ユニット３２に入力する。詳しくは後述するが、このマーカ検出処理では、磁気マーカ１０の検出に加えて、検出した磁気マーカ１０に対する車両５の横ずれ量の計測する横ずれ量検出処理がが行われる。

計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２（図２）は、慣性航法により車両５の相対位置を推定する慣性航法ユニットである。ＩＭＵ２２は、方位を計測する電子コンパスである磁気センサ２２１と、加速度を計測する加速度センサ２２２と、角速度を計測するジャイロセンサ２２３と、を備えている。ジャイロセンサ２２３は、鉛直方向の軸回りの回転方向の角速度を計測するように車両５に取り付けられている。ジャイロセンサ２２３が計測した角速度を、磁気センサ２２１が計測する方位に組み合わせれば、車両５の方位を高精度に推定可能である。

ＩＭＵ２２は、加速度の二階積分により変位量を演算し、車両５の方位に沿って変位量を積算することで基準位置に対する相対位置を演算する。ＩＭＵ２２が推定する相対位置を利用すれば、隣り合う磁気マーカ１０Ｕの中間に車両５が位置するときにも自車位置の推定が可能になる。

前記タグリーダ３４は、磁気マーカ１０Ｕの表面に配置されたＲＦＩＤタグ１５と無線で通信する通信ユニットである。タグリーダ３４は、ＲＦＩＤタグ１５の動作に必要な電力を無線で送電し、ＲＦＩＤタグ１５が送信するマーカ情報を受信する。マーカ情報としては、上記の通り、対応する磁気マーカ１０Ｕの敷設位置（絶対位置）を表す位置データ、敷設箇所１０Ｆにおける磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを結ぶ線分の方位ｄｉｒを表す方位データ等がある。

前記制御ユニット３２は、計測ユニット２やタグリーダ３４を制御すると共に、車両５の位置である自車位置をリアルタイムで特定するユニットである。制御ユニット３２は、車両５の自動運転システム６を構成する車両ＥＣＵ６１に自車位置を入力する。

制御ユニット３２は、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）を備えている。制御ユニット３２が自車位置を特定する方法は、ＲＦＩＤタグ１５が付設された磁気マーカ１０Ｕに車両５が到達したときと、隣り合う磁気マーカ１０Ｕの中間に車両５が位置するときと、で相違している。詳しくは後述するが、制御ユニット３２は、前者の場合、磁気マーカ１０Ｕに付設されたＲＦＩＤタグ１５から受信したマーカ情報を利用して自車位置を特定する。一方、後者の場合には、慣性航法により推定した車両５の相対位置に基づいて自車位置を特定する。

次に、本例の（１）マーカシステム１によるマーカ検出処理、及び（２）マーカシステム１を含む車両５の全体動作の流れを説明した後、（３）ジャイロセンサ２２３の較正方法について説明する。
（１）マーカ検出処理
マーカ検出処理は、計測ユニット２のセンサアレイ２１が実行する処理である。センサアレイ２１は、上記の通り、磁気センサＣｎを用いて３ｋＨｚの周期でマーカ検出処理を実行する。

上記のごとく、磁気センサＣｎは、車両５の進行方向及び車幅方向の磁気成分を計測するように構成されている。例えばこの磁気センサＣｎが、進行方向に移動して磁気マーカ１０の真上を通過するとき、進行方向の磁気計測値は、図６のごとく磁気マーカ１０の前後で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように変化する。したがって、車両５の走行中では、いずれかの磁気センサＣｎが検出する進行方向の磁気について、その正負が反転するゼロクロスＺｃが生じたとき、計測ユニット２が磁気マーカ１０の真上に位置すると判断できる。検出処理回路２１２は、このように計測ユニット２が磁気マーカ１０の真上に位置し進行方向の磁気計測値のゼロクロスが生じたときに磁気マーカ１０を検出したと判断する。

また、例えば、磁気センサＣｎと同じ仕様の磁気センサについて、磁気マーカ１０の真上を通過する車幅方向の仮想線に沿う移動を想定すると、車幅方向の磁気計測値は、磁気マーカ１０を挟んだ両側で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように変化する。１５個の磁気センサＣｎを車幅方向に配列した計測ユニット２の場合には、磁気マーカ１０を介してどちらの側にあるかによって磁気センサＣｎが検出する車幅方向の磁気の正負が異なってくる（図７）。

計測ユニット２の各磁気センサＣｎの車幅方向の磁気計測値を例示する図６の分布に基づけば、車幅方向の磁気の正負が反転するゼロクロスＺｃを挟んで隣り合う２つの磁気センサＣｎの中間の位置、あるいは検出する車幅方向の磁気がゼロであって両外側の磁気センサＣｎの正負が反転している磁気センサＣｎの直下の位置が、磁気マーカ１０の車幅方向の位置となる。検出処理回路２１２は、計測ユニット２の中央の位置（磁気センサＣ８の位置）に対する磁気マーカ１０の車幅方向の位置の偏差を上記の横ずれ量として計測する（横ずれ量検出処理）。例えば、図７の場合であれば、ゼロクロスＺｃの位置がＣ９とＣ１０との中間辺りのＣ９．５に相当する位置となっている。上記のように磁気センサＣ９とＣ１０の間隔は１０ｃｍであるから、磁気マーカ１０の横ずれ量は、車幅方向において計測ユニット２の中央に位置するＣ８を基準として（９．５−８）×１０ｃｍとなる。

（２）車両の全体動作
次に、図８〜図１０を参照してマーカシステム１と自動運転システム６とを備える車両５の全体動作について説明する。
自動運転システム６において走行ルートが設定されると（Ｓ１０１）、３Ｄマップデータを記憶する地図ＤＢ６５から対応するデータが読み出されて自動運転の制御目標となる詳細なルートデータが設定される（Ｓ１０２）。ルートデータは、例えば図９中の破線で示すように、少なくとも絶対位置のデータで表される地点の連なりを含むデータである。

一方、自動運転で車両５が走行する制御モード下におけるマーカシステム１は、上記のセンサアレイ２１によるマーカ検出処理を繰り返し実行する（Ｓ２０１）。いずれかの敷設箇所１０Ｆの上流側に位置する磁気マーカ１０Ｕを検出できたときには（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ＲＦＩＤタグ１５が出力するマーカ情報を受信する（Ｓ２２３）。そして、マーカ情報に含まれる位置データが表す磁気マーカ１０Ｕの敷設位置を基準として、マーカ検出処理で計測ユニット２が計測した横ずれ量の分だけオフセットさせた位置を自車位置（図９中の△印で例示）として特定する（Ｓ２０４）。

なお、センサアレイ２１によって検出された磁気マーカ１０が、敷設位置の上流側の磁気マーカ１０Ｕであるか下流側の磁気マーカ１０Ｄであるかの判定は、前回位置データ（マーカ情報）を受信したＲＦＩＤタグ１５付きの磁気マーカ１０Ｕの敷設位置からの距離等で判定すればよい。

一方、隣り合う磁気マーカ１０Ｕの中間に車両５が位置しており、磁気マーカ１０Ｕを検出できないときには（Ｓ２０２：ＮＯ）、直近で検出された磁気マーカ１０Ｕの敷設位置に基づいて特定された自車位置（図９中の△印の位置）を基準位置とし、慣性航法により車両５の相対位置を推定する。具体的には、上記の通り、計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２による計測加速度の二階積分により変位量を演算し、ジャイロセンサ２２３により検出された車両５の進行方向変化や計測方位に沿って変位量を積算することで上記の基準位置に対する車両５の相対位置を推定する。そして、図９に例示するように、この相対位置の分だけ基準位置から移動させた×印の位置を自車位置として特定する。なお、図９では、この相対位置を表すベクトルの一例を矢印で示している。

マーカシステム１が特定した自車位置（図９中の△印及び×印の位置）は、自動運転システム６の車両ＥＣＵ６１に入力され、図１０で破線で示す制御目標値のルートデータに対する偏差ΔＤが算出される（Ｓ１０３）。車両ＥＣＵ６１は、この偏差ΔＤに基づいてステアリング制御、スロットル制御などの車両制御を実行し（Ｓ１０４）、自動走行を実現する。

（３）ジャイロセンサの較正方法
上記のごとく本例のマーカシステム１では、磁気マーカ１０の各敷設箇所１０Ｆにおいて、マーカスパンＭ＝２ｍの間隔で２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄが配置されている（図４参照。）。２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを結ぶ線分の方位ｄｉｒは、車線１００の中央に沿う方向、すなわち道路の方向に一致している。この方位ｄｉｒは、敷設箇所１０Ｆの上流側の磁気マーカ１０Ｕに付設されたＲＦＩＤタグ１５が方位データ（マーカ情報）として出力（無線送信）する。

マーカシステム１では、各敷設箇所１０Ｆにおいて、方位ｄｉｒを基準として車両５の向きである車両方位Ｖｄを特定できる。そして、２箇所の敷設箇所（地点）１０Ｆにおける車両方位Ｖｄを利用してジャイロセンサ２２３を較正可能である。この較正方法の流れについて、図１１のフロー図を参照して説明する。

車両５の走行中の状態において、制御ユニット３２は、センサアレイ２１を制御することにより、横ずれ量検出処理を含むマーカ検出処理Ｐ１を繰り返し実行する（Ｓ１０１：ＮＯ）。車両５が１箇所目の敷設箇所１０Ｆに到達して、上流側の磁気マーカ１０Ｕが検出されたとき（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、制御ユニット３２は、タグリーダ３４を制御することによりＲＦＩＤタグ１５が記憶するマーカ情報の読取を実行する（Ｓ１０２）。

また、制御ユニット３２は、センサアレイ２１を制御してマーカ検出処理Ｐ１を再開する。制御ユニット３２は、下流側の磁気マーカ１０Ｄを検出するまでマーカ検出処理Ｐ１を繰り返し実行させる（Ｓ１０３：ＮＯ）。そして、下流側の磁気マーカ１０Ｄが検出されたとき（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、制御ユニット３２は、マーカ検出処理Ｐ１により磁気マーカ１０Ｕ・Ｄについてそれぞれ計測された横ずれ量ＯＦ１、ＯＦ２（図１２）を利用して車両方位Ｖｄを演算する（Ｓ１０４、方位推定処理）。以下、１箇所目の敷設箇所１０Ｆにおいて演算された車両方位をＶｄ（１）とし、２箇所目の敷設箇所１０Ｆに対応する車両方位をＶｄ（２）とする。

具体的には、制御ユニット３２は、図１２のごとく、２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄに対する横ずれ量ＯＦ１、ＯＦ２に基づいて、方位ｄｉｒに対する車両方位（進行方向）Ｖｄのずれ角Ａｘを次式により演算する。ここで、方位ｄｉｒは、マーカ情報に含まれる方位データが表す絶対方位である。車両方位Ｖｄは、方位ｄｉｒを基準としてずれ角Ａｘの分だけヨー方向（鉛直方向の軸回りの回転方向）にずらした方位として特定できる。

横ずれ量の変化 ＯＦｄ＝｜ＯＦ２−ＯＦ１｜
ずれ角 Ａｘ＝ａｒｃｓｉｎ（ＯＦｄ／Ｍ）
ここで、横ずれ量ＯＦ１、ＯＦ２は、車両５の幅方向中央を境に正または負の値となるよう定義される。

また、制御ユニット３２は、１箇所目の敷設箇所１０Ｆの下流側の磁気センサ１０Ｄの検出に応じて、ジャイロセンサ２２３の計測値である角速度の時間的な積分処理を開始する（Ｓ１０５、積分処理）。なお、この積分処理は、２箇所の敷設箇所１０Ｆを通過する間のヨー方向の回転角である計測回転角を求めるための演算処理である。制御ユニット３２は、２箇所目の敷設箇所１０Ｆの下流側の磁気マーカ１０Ｄが検出されるまでこの積分処理を継続する。

１箇所目の敷設箇所１０Ｆを通過した後、制御ユニット３２は、センサアレイ２１を制御してマーカ検出処理Ｐ１を再開する。このマーカ検出処理Ｐ１は、２箇所目の敷設箇所１０Ｆの磁気マーカ１０が検出されるまで繰り返し実行される（Ｓ１０６：ＮＯ）。

２箇所目の敷設箇所１０Ｆの上流側に位置する磁気マーカ１０Ｕが検出されたとき（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御ユニット３２は、タグリーダ３４を制御することでＲＦＩＤタグ１５からのマーカ情報の読取を実行する（Ｓ１０７）。また、制御ユニット３２は、下流側の磁気マーカ１０Ｄを検出できるよう、センサアレイ２１を制御することでマーカ検出処理Ｐ１を繰り返し実行する（Ｓ１０８：ＮＯ）。そして、敷設箇所１０Ｆの下流側に位置する磁気マーカ１０Ｄを検出できたとき（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、制御ユニット３２は上記と同様に、２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄに対する横ずれ量ＯＦ１、ＯＦ２（図１２）に基づいて、車両方位Ｖｄ（２）を演算する（Ｓ１０９、方位推定処理）。

制御ユニット３２は、車両５がいずれか２箇所の敷設箇所１０Ｆで演算し特定した車両方位Ｖｄ（１）・Ｖｄ（２）の差分（車両方位の変化量）を、車両回転角として算出する（Ｓ１１０、差分演算処理）。また、制御ユニット３２は、ジャイロセンサ２２３が計測した角速度の時間的な積分処理を終了し、この積分値である計測回転角（回転角）を演算する（Ｓ１１１、積分処理）。そして、制御ユニット３２は、車両回転角と計測回転角とを比較し（Ｓ１１２）、ジャイロセンサ２２３の較正処理Ｐ２を実施する。

ここで、ジャイロセンサ２２３の較正処理Ｐ２の内容について説明する。ヨー方向の回転がゼロであれば（ゼロ点）、理想的には、ジャイロセンサ２２３が計測する角速度はゼロ（ｄｅｇ／秒）となるはずである。しかしながら、経時変化や温度変化等の影響に応じて、ジャイロセンサ２２３のゼロ点がずれることがあり、ゼロ点でジャイロセンサ２２３が出力する角速度がゼロにならないことが多い。このゼロ点のずれ量は、角速度を時間的に積分する際の積分定数として現れる。そこで、上記の車両回転角と計測回転角との差分がゼロに近くなる（差分が小さくなる）ような積分定数を見つけることで、ゼロ点のずれ量を特定できる。ゼロ点のずれ量を特定できた場合、ジャイロセンサ２２３が出力する計測値（角速度）につき、そのずれ量を相殺できるように計測値を一律にオフセットさせると良い。このようにジャイロセンサ２２３を較正すれば、ジャイロセンサ２２３が出力する角速度の精度を向上できる。

さらに、図１２中のずれ角Ａｘに基づけば、マーカスパンＭの２個の磁気マーカ１０の通過に要する車両５の移動距離Ｄを算出でき、車速を高精度に算出できる。ここで、上流側の磁気マーカ１０Ｕを検出したタイミングをｔ１、下流側の磁気マーカ１０Ｄを検出したタイミングをｔ２とする。
移動距離 Ｄ＝Ｍ×ｃｏｓＡｘ
車速 Ｖ＝Ｄ／（ｔ２−ｔ１）

２個の磁気マーカ１０の通過に応じて上記のように演算される車速Ｖを利用すれば、ＩＭＵ２２による計測加速度を積分して求められる速度（車速）の誤差を特定できる。そして、このように車速の誤差を特定できれば、加速度を計測する加速度センサ２２２の較正が可能になる。

以上のように、本例のマーカシステム１は、磁気マーカ１０を利用して自車位置を特定するシステムである。このマーカシステム１では、ＧＰＳ電波等の受信を前提としないので、例えばトンネルやビルの谷間などＧＰＳ電波が受信できなかったり不安定になる場所であっても位置精度が不安定になることがない。マーカシステム１によれば、環境によらず精度の高い運転支援制御を実現できる。

このマーカシステム１では、高精度に車両位置を特定するため、慣性航法を実現するＩＭＵ２２の精度を高く維持する必要がある。特に、ジャイロセンサ２２３や加速度センサ２２２等のセンサについては、経時変化や温度変化等に応じて計測値がシフトする可能性があるので、随時適切に較正する必要がある。

本例のマーカシステム１では、道路に敷設された磁気マーカ１０を利用してジャイロセンサ２２３や加速度センサ２２２等の較正が可能である。道路の路面１００Ｓに固定され、方位ｄｉｒが既知の２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを利用すれば、ヨー方向の車両方位Ｖｄを高精度に特定可能である。高精度で特定された車両方位Ｖｄに基づけば、ヨー方向の角速度を計測するジャイロセンサ２２３を確実性高く較正できる。

さらに、敷設箇所１０Ｆにおいて２ｍのマーカスパンＭの間隔をあけて配置された２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを利用すれば、車速Ｖを高精度に特定可能である。精度の高い車速Ｖを利用すれば、２階積分による車速を演算するための元データとなる加速度を計測する加速度センサ２２２の較正が可能である。

なお、本例の較正方法は、敷設箇所１０Ｆを通過する際、操舵角の変化が十分に少ないことを前提にしている。敷設箇所１０Ｆを通過する際に急なステアリング操作が行われ、操舵角が変化した場合には、ジャイロセンサ２２３の較正処理Ｐ２をキャンセルすることも良い。

本例では、磁気マーカ１０Ｕに付設されたＲＦＩＤタグ１５が、位置データや方位データを含むマーカ情報を送信する構成例を示している。これに代えて、ＲＦＩＤタグ１５が送信するタグＩＤを利用して参照可能なマーカデータベースを採用することも良い。マーカデータベースには、敷設箇所１０Ｆの２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄのうちの少なくともいずれかの敷設位置を表す位置データや、２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを結ぶ線分の絶対方位ｄｉｒを表す方位データなどを、タグＩＤを紐付けて記録すると良い。タグＩＤを利用してマーカデータベースを参照すれば、対応する磁気マーカ１０の敷設位置や、その敷設箇所１０Ｆにおける２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを結ぶ絶対方位ｄｉｒを取得できる。マーカデータベースは、車両５が通信可能なサーバ装置に設けることも良く、車両５の記憶領域に設けることも良い。

本例では、各敷設箇所１０Ｆに２個ずつ磁気マーカ１０が配置された構成例を示したが、３個以上の磁気マーカ１０を直線的に配置することも良い。
２個の磁気マーカ１０を道路の方向に沿って配置した本例の構成に代えて、南北方向や東西方向など基準方向に沿って複数の磁気マーカ１０を配置しても良い。図１２のように車両方位を特定する際、車両方位Ｖｄに対して２個の磁気マーカ１０を結ぶ方位ｄｉｒが直角に近づくと、横ずれ量の計測が難しくなり車両方位Ｖｄの演算精度が低下する傾向にある。そこで、車両方位Ｖｄの演算に利用する磁気マーカ１０の配置方向を選択できるよう、Ｌ字状に３個の磁気マーカ１０を配置することも良い。Ｌ字状の縦の線、横の線をそれぞれ、南北、東西の方向に一致させると良い。

南北の方向、東西の方向のうち、道路の方向に対して平行に近い側の方向に沿って磁気マーカ１０を配置する一方、いずれの方向であるかの区別を磁極性によって識別可能に構成しても良い。例えば、２個の磁気マーカ１０の磁極性について、Ｎ極−Ｎ極が南北の方向、Ｓ極−Ｓ極が東西の方向を表すようにしても良い。

（実施例２）
本例は、実施例１に基づいて、車両方位Ｖｄの特定方法を変更したマーカシステム１の例である。本例は、車両５の前後に２ｍの間隔をあけてセンサアレイ２１が配置されている点において、実施例１とは相違している。そして、このようなセンサアレイ２１の配置の相違により、車両方位Ｖｄの特定方法が実施例１とは相違している。この内容について図１３を参照して説明する。なお、実施例１の説明に用いた図２〜図４も適宜、参照する。

本例のマーカシステム１では、図１３のごとく、車両５におけるセンサアレイ２１の配置間隔（センサスパンＳ）と、敷設箇所１０Ｆにおける磁気マーカ１０の配置間隔（マーカスパンＭ）と、が一致している。そのため、車両５が敷設箇所１０Ｆを通過する際には、前後のセンサアレイ２１がほぼ同時に２つの磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを検出できる。

本例では、前後のセンサアレイ２１が磁気マーカ１０Ｕ・Ｄについて計測した横ずれ量ＯＦ１、ＯＦ２に基づいて、車両方位Ｖｄが演算される。具体的には、２個の磁気マーカ１０Ｕ・Ｄを結ぶ線分の方位ｄｉｒに対する車両方位（進行方向）のずれ角Ａｘは次式により演算可能である。そして、車両方位Ｖｄは、方位ｄｉｒを基準としてずれ角Ａｘの分だけヨー方向にずらした方位として特定できる。

横ずれ量の変化 ＯＦｄ＝｜ＯＦ２−ＯＦ１｜
ずれ角 Ａｘ＝ａｒｃｓｉｎ（ＯＦｄ／Ｍ）

このような車両方位Ｖｄの特定方法を採用する場合、車両５の移動（時間の経過）が必要ではないので、ステアリング操作による誤差が生じるおそれが少ない。
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。

（実施例３）
本例は、実施例１の構成に基づいて、ジャイロセンサ２２３の較正処理の内容を変更した例である。この内容について、図１４を参照して説明する。なお、実施例１の説明に用いた図２〜図４も適宜、参照する。
本例のジャイロセンサ２２３の較正処理は、例えば勾配の変化が０．０１％未満であって、曲率半径が３０００ｍ以上の平坦な直線の道路に設けられた敷設箇所１０Ｆに限って実行可能である。この敷設箇所１０Ｆに配置された上流側の磁気マーカ１０Ｕに付設されたＲＦＩＤタグ１５が送信するマーカ情報には、実施例１と同様の位置データや方位データに加えて、上記の平坦な直線道路であって本例の較正処理を実行可能である旨の情報が含まれている。

ここで、本例のマーカシステム１によるジャイロセンサの較正処理の流れについて、図１４のフロー図を参照して説明する。
車両５が走行中の状態において、車両が備える制御ユニット３２は、センサアレイ２１を制御することでマーカ検出処理Ｐ１を繰り返し実行する（Ｓ１０１：ＮＯ）。敷設箇所の上流側の磁気マーカ１０Ｕが検出されたとき（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、制御ユニット３２は、タグリーダ３４を制御することで、ＲＦＩＤタグ１５からのマーカ情報の読取を実行する（Ｓ１０２）。そして、制御ユニット３２は、較正処理を実行可能である旨の情報がマーカ情報に含まれているか否かを判断する（Ｓ１０３）。

較正処理を実行可能である旨の情報がマーカ情報に含まれていた場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、制御ユニット３２は、下流側に隣り合う磁気マーカ１０Ｄを検出できるよう、センサアレイ２１を制御することでマーカ検出処理Ｐ１を再開する。磁気マーカ１０Ｄが検出された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御ユニット３２は、磁気マーカ１０Ｕ・Ｄに対する横ずれ量の差分値を演算する（Ｓ１０５）。

制御ユニット３２は、横ずれ量の差分値が所定の閾値（例えば５ｃｍ等。）以下であった場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、直線の道路の方向に対する車両の方位のずれ角（図１２中のＡｘに相当。）が十分に小さい直進状態と判断する。そして、車両５が直線状態にあると判断されたとき、ジャイロセンサ２２３の較正処理Ｐ２を実施する。この較正処理Ｐ２では、ジャイロセンサ２２３の計測値である角速度がゼロとなるようにジャイロセンサ２２３の較正が行われる。

一方、ＲＦＩＤタグ１５が出力するマーカ情報に較正可能である旨の情報が含まれていなかった場合（Ｓ１０３:ＮＯ）や、磁気マーカ１０Ｕ・Ｄに対する横ずれ量の差分値が所定の閾値を超えている場合（Ｓ１０６：ＮＯ）などでは、ジャイロセンサ２２３の較正処理Ｐ２がキャンセルされる。

本例のマーカシステム１では、ＲＦＩＤタグ１５が出力するマーカ情報に、較正処理を実行可能である旨の情報を含めた例である。これに代えて、あるいは加えて、較正処理を実行可能な敷設箇所について、磁気マーカ１０の配置個数を３つ等、他の敷設箇所とは異ならせても良い。この場合には、ＲＦＩＤタグ１５付きの磁気マーカ１０が敷設されていない敷設箇所であっても、ジャイロセンサ２２３の較正が可能になる。

なお、上記のずれ角については、実施例１で示したずれ角Ａｘの式を利用する演算により求めることも良い。この場合には、ずれ角に関する閾値判断を実行すると良い。
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。

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。

１ マーカシステム
１０ 磁気マーカ
１５ ＲＦＩＤタグ（情報提供部、無線タグ）
２ 計測ユニット
２１ センサアレイ（磁気マーカ検出部）
２１２ 検出処理回路
２２ ＩＭＵ
２２２ 加速度センサ
２２３ ジャイロセンサ
３２ 制御ユニット
３４ タグリーダ
５ 車両
６ 自動運転システム
６１ 車両ＥＣＵ
６５ 地図データベース（地図ＤＢ）

Claims (5)

1. 鉛直方向の軸回りに生じる回転方向の角速度を計測するジャイロセンサを備える車両における当該ジャイロセンサの較正方法であって、
   道路に敷設された磁気マーカに対する車両の横ずれ量を検出する横ずれ量検出処理と、
   少なくとも２個の磁気マーカが敷設された敷設箇所を車両が通過する際、当該少なくとも２個の磁気マーカについて前記横ずれ量検出処理が検出した横ずれ量を入力値とする演算処理により車両の方位を推定する方位推定処理と、
   該方位推定処理により推定された車両の方位を利用してジャイロセンサを較正する較正処理と、を実施するジャイロセンサの較正方法。
2. 請求項１において、道路に沿って離れた２箇所の前記敷設箇所を車両が通過する間の前記ジャイロセンサの計測値を時間的に積分する積分処理を実施し、
   前記較正処理では、前記２箇所の敷設箇所において前記方位推定処理で推定された車両の方位の差分である車両回転角と、前記積分処理による積分値である計測回転角と、の差分が小さくなるようにジャイロセンサを較正するジャイロセンサの較正方法。
3. 請求項１において、前記較正処理は、直線の道路に設けられた敷設箇所を通過する際に前記方位推定処理が推定する車両の方位について、当該直線の道路の方向に対するずれ角が十分小さいとき、前記ジャイロセンサが計測する角速度の値をゼロに近づける処理であるジャイロセンサの較正方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記敷設箇所に配置された磁気マーカの少なくともいずれかには、当該敷設箇所に配置された前記少なくとも２個の磁気マーカを結ぶ線分の方向を特定可能なマーカ方位情報を提供する情報提供部が付設されているジャイロセンサの較正方法。
5. 請求項４において、前記情報提供部は、前記磁気マーカに取り付けられた無線タグであるジャイロセンサの較正方法。

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