JP3484495B2

JP3484495B2 - 磁気・電波複合型道路マーカシステム

Info

Publication number: JP3484495B2
Application number: JP2000252011A
Authority: JP
Inventors: 順鈴木
Original assignee: National Institute for Land and Infrastructure Management
Current assignee: National Institute for Land and Infrastructure Management
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2004-01-06
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: JP2002063683A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両側と道路側通
信システムとの間で通信を行う磁気・電波複合型道路マ
ーカシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両走行誘導システム（レーン
マーカシステム）として、例えば「特開平8−314540号
公報」には磁気マーカで位置検出を行うと共に、電波タ
グ（マーカ）を用いて道路の形状データを車両側に送信
することにより車両誘導を行うマーカシステムの技術が
記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来技術の場合には以下のような問題を有している。すな
わち、従来では磁気マーカと電波タグとを別々に、且つ
離隔させて設置しているため、位置と情報を同時に検出
することはできない。そのため、車両が電波タグ上を通
過するところまで位置マーカのトレースができず、この
時の進入角（ヨー角）を正確に把握することができな
い。このため、制御と電波タグとから得る線形情報との
間で不整合を生じる。また、磁気マーカと電波タグを離
して設置する必要があるため、磁気マーカの設置位置に
対しての制約が生じる。さらに、磁気マーカの信号をト
リガーとし、その後電波タグに電力を送信しているた
め、車載器の設置時には必ず磁気センサを前方に配置
し、後方には電波の送信器を配置させなければならな
い。また、電波タグ側には発信回路を有するため、フロ
ントバンパー付近に磁気センサを設置し、リアバンパー
付近に電波受信器を設置しなければならない。さらに、
電波タグの場合は車両に対する角度である通信範囲が限
定されるため、車両の速度及び車長の相違をその都度考
慮して通信開始のタイミングを制御する必要が生じると
いう問題がある。また、磁気マーカと電波タグ（マー
カ）とを別々に、且つ離隔させて設置しているためデー
タ（情報）に対して、位置データ（磁気による横位置演
算結果）の遅れが生じるという問題がある。

【０００４】そこでこの発明の目的は、前記のような従
来の車両走行誘導システムのもつ問題を解消し、情報に
対する位置データの応答性が高く、設置コストの低減を
図ることができる磁気・電波複合型道路マーカシステム
を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために、請求項１に記載の発明は、路面側には磁気
発生手段と車両進行方向における道路情報データを電波
を用いて送信する電波送信手段が敷設され、車両側には
前記磁気発生手段からの磁気を検出する磁気検出手段と
電波送信手段からの道路情報データを受信する受信手段
が搭載され、検出された磁気に基づいて路面に対する車
両の相対位置を算出する位置演算手段と、さらに算出さ
れた相対位置と道路情報データに基づき車両の走行を制
御する制御手段が搭載された磁気・電波複合型道路マー
カシステムであって、車両側から電波を送信し、路面側
の前記電波送信手段で変調反射することにより情報を送
る方式を用い、この電波の受信手段として、広帯域の磁
気検出素子を送信用アンテナに近接して設置すると共
に、交流磁気の変化を検出し、これより磁気と電波の信
号を同一の検出手段により検出することを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、路面側には磁気発生手
段と車両進行方向における道路情報データを電波を用い
て送信する電波送信手段が敷設され、車両側には前記磁
気発生手段からの磁気を検出する磁気検出手段と電波送
信手段からの道路情報データを受信する受信手段が搭載
され、検出された磁気に基づいて路面に対する車両の相
対位置を算出する位置演算手段と、さらに算出された相
対位置と道路情報データに基づき車両の走行を制御する
制御手段が搭載された磁気・電波複合型道路マーカシス
テムであって、前記磁気検出手段と電波送受信手段とを
複数有する装置において、複数の送受信アンテナと送信
器との間に切替器を設け、複数の磁気検出手段のどれか
により信号を受信したことを受け、その位置に対応した
送受信アンテナに切替、送信を行い前記電波送信手段を
起動させることにより、それぞれの送信器と受信器とで
電波信号を高感度かつ広範囲に検出することを特徴とす
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１，２には本発明の第１実施形
態を示している。本実施例は路面側に設置されるレーン
マーカと車両に設置される検出器及び処理装置を示すも
のであり、磁気発生機能と情報伝送機能を同時に有する
ことに特徴がある。すなわち、本マーカ装置は２種のマ
ーカを一体化し埋設可能な構造を取るケース１と、この
ケース１内に位置検出を行うための磁気マーカ２と情報
伝送用の電波マーカ３とを有する。電波マーカ３は車両
からの電波を受け、変調反射によって車両へ電波を送信
する送・受信コイル４と情報コードを発生する電子回路
基板５とからなる。この一体化にあたっては、電波マー
カ３側に送・受信用コイルアンテナを使用しているた
め、導電性の磁石を用いた場合、受信レベルに影響を与
える恐れがあるため、このときの磁石には非導電性素
材、例えばフェライト系の磁石を用いるのが好ましい。
また、電波マーカ３は車両側より電力供給を受て駆動す
る方法と、車両側より起動用のトリガーのみを受けて、
マーカ内の電池により駆動する方法と路側からの外部給
電する方法とがある。

【０００７】一方、車載側は磁気センサ６，６と送・受
信アンテナ７とを一体化した共用化検出器８と、磁気セ
ンサ６からの信号をもとに位置検出を行う位置処理装置
10と送・受信アンテナ７へ電波マーカの起動用送信を行
う送信装置11と、この送信装置11が得た受信信号より、
情報を検出する受信装置12とを有する。

【０００８】ここで、共用化検出器８の構造（構成）は
路面に対して水平に設置したループ上のコイルアンテナ
を用いており、また検出範囲の拡大のため車幅方向に広
く（例えば、１ｍ程度）とっている。ただし、車体（鉄
材）による影響があるため車両進行方向には、長くは取
れない、例えば15ｃｍ程度である。そこで、このコイル
アンテナ内に磁気センサを設置し、検出器全体としての
設置面積を小さくし車両への取り付けの自由度を高めて
いる。また、磁気センサは例えば「５×５ｃｍ程度」の
大きさであるため設置は十分可能である。またデバイス
として磁気抵抗素子などを使えばさらに小型化は可能で
ある。このような配置をとった場合、互いの干渉が懸念
されるが、電波による磁気センサへの影響は、電波マー
カが送信する信号では磁石による信号に比べて、微小で
あるため無視することができる。また、磁石による電波
への影響は、固定磁場であるため、受信アンテナには影
響ない。そのほか、上記ではコイルアンテナを水平設置
しているが、垂直に設置しても同様のことが可能であ
る。このため車両によっては選択が可能である。また、
本実施形態では磁気センサ６（図１）は検出範囲を拡大
するため複数（２個）配置されているが、特に限定する
ものではないため２個以上でも構わない。

【０００９】次に、前述した本発明（図１，２）の構成
を示す第１実施形態について、図３を参照して説明す
る。図３に示すように、レーンマーカは路側に設置さ
れ、位置検出用に磁気マーカを例えば、２ｍおきに設置
し、また共用化マーカ13（図１）を20ｍおきに設置す
る。この共用化マーカ13は磁気マーカとしての機能を有
するため、位置検出には影響はなく、任意の磁気マーカ
に対して置き換えは可能である。

【００１０】上述のように構成される磁気・電波複合型
道路マーカシステムについて以下、図１〜３を参照して
説明する。すなわち、車両の走行時に送信装置11は送・
受信アンテナ７を介して路面側に電波を送信する。車両
が共用化マーカ13に近づいてくると、このマーカ13内の
コイルアンテナに誘起される電圧が高くなり、この値が
「しきい値」を越えると電波マーカ３は起動し、この電
波マーカ３は電子回路基板５より情報コードを発生し、
送・受信コイル４に対して変調反射を行うと共に、車載
器の送受信コイル４により受信した信号を受信装置12で
検波・復調し、情報を検出する。このとき、同時に車両
がマーカに接近した際、車幅方向に複数設置された磁気
センサ６（図１）が反応し、この磁気センサ６から磁気
の強さに応じた電気信号を出力する。この値をもとに位
置処理装置10がマーカに対する車両の横位置のずれを算
出する。上記伝送方式においては、車両側と路面側のア
ンテナが近接すると直ちに通信が行われるため、応答性
が非常に良い。また、発信回路を路面側に設けないた
め、立ち上がりの遅れを気にする必要がない。このこと
から、共用化マーカと同検出器を組み合わせて使用する
ことにより、車両誘導システムにおける応答性の向上を
図ることができる。

【００１１】図４，５は本発明の第２実施形態を示して
いる。また、図５に示すように本第２実施形態と前記第
１実施形態との相違は磁気センサ６（図１）を有する大
型（1000mm×150mm程度）の送受信アンテナ７を小型（2
00mm×150mm程度）の送受信アンテナ14に変更した点
と、切り替え装置18とが付加されたことである。ここ
で、本第２実施形態では小型アンテナが２つの送受信ア
ンテナ15，16である場合を説明する。ここで、切り替え
装置18は第１の比較器20と第２の比較器21を有してお
り、それぞれ磁気センサ22の出力信号と磁気センサ23の
出力信号を受け、この時の「しきい値」より大で有れば
信号が出力される。また、ｏｒ回路24では上記２つの信
号を受け、どちらかの信号が出力されれば、送信装置11
に対して駆動信号を送信する。また、第３の比較器25で
は磁気センサ22の出力信号と磁気センサ23の出力信号を
比較し、同磁気センサ23が大であれば、「１」を同磁気
センサ14が大であれば「０」を出力し、同信号を切り替
え器26に送信する。切り替え器26では送受信アンテナ15
と送受信アンテナ16に対してそれぞれ出力をもつ同切り
替え器26では入力された切り替え信号により、切り替え
を行う。例えば、磁気センサ22の出力が「１」で、且つ
磁気センサ23の出力が「０」の場合には送受信アンテナ
15をアクティブとし、この送受信アンテナ15を駆動して
情報検出を行う。

【００１２】以下、図４，５を参照して動作を説明す
る。マーカを設置した路面上を、車両がマーカに接近し
た際、車幅方向に複数設置された磁気センサ22，23が反
応し、磁気の強さに応じた電気信号を出力する。この値
に基づいて位置処理装置10が、マーカに対する車両の横
位置のずれを算出する。一方、磁気センサ22と磁気セン
サ23の出力信号は切り替え装置18にも同時に出力する。
切り替え装置18内において、先ず第１の比較器20では磁
気センサ信号１の値としきい値を比較し、同信号がしき
い値以上であれば、１とし、未満であれば「０」をｏｒ
回路24に対して出力する。同様に、第２の比較器21では
磁気センサ信号２の値としきい値を比較し、同信号がし
きい値以上であれば、「１」とし、未満であれば「０」
をｏｒ回路24に対して出力する。これよりいずれかの磁
気センサが反応していれば、送信装置11に対して駆動信
号（アクティブ信号）を送る。また、第３の比較器25で
は磁気センサ信号１および２を入力とし、信号「１」が
大である時「０」を信号２が大であるとき「１」を出力
する。これを受けた切り替え器26では「０」を送受信し
た場合、送受信アンテナ15をアクティブにし、１を受信
した場合は送受信アンテナ16をアクティブにする。この
とき磁気センサ22は、送受信アンテナ15の近傍に設置
し、磁気センサ23は、送受信アンテナ16の近傍に設置す
る。これにより、マーカに最も近く、従って伝送効率の
良い状態で情報検出が可能である。以降、検出された駆
動信号により電波マーカ３への送信が開始され、この電
波マーカ３の起動が行われる。そして、電波マーカ３は
電子回路基板５より情報コードを発生し、送受信コイル
４に対しての変調反射を行う。その後、車載器の送受信
アンテナ７で受信した信号を受信装置12で検波・復調す
ることにより情報の検出を行う。

【００１３】図６は本発明の第３実施形態を示してい
る。ここで、この第３実施形態と前記第１実施形態との
相違は、図１に示す磁気センサ６と送受信アンテナ７と
から構成される共用化検出器８に代えて広帯域磁気セン
サ27を用いる点と、位置処理装置32に加えて、情報検出
装置33と磁気と電波の信号を分離するための低域通過フ
ィルタ29と高域通過フィルタ30とを有する点が付加され
たことである。共用化マーカ13は同一のものを使用す
る。また、前記図１に示した受信装置12は広帯域磁気セ
ンサ27が受信機能を兼用するため削除し、情報検出装置
33は受信装置12に含まれていたものである。また、送信
アンテナ31は図１の送受信アンテナ７と相違し送信機能
のみとし、広帯域磁気センサ27を用いた場合の実施構成
を示している。すなわち、広帯域磁気センサ27を送信ア
ンテナ31に近接する形で設置し、磁気マーカ２（図２）
から発生する磁界成分と送信アンテナ31から発生する電
波の磁界成分を検出する。ここで、磁気マーカ２と電波
マーカ３は周波数が大きく違うため、広帯域磁気センサ
27のすぐ後に帯域分割のためのフィルタを設け、磁気マ
ーカ２の低い周波数成分と電波マーカ３の高い周波数成
分とに分離し、位置処理装置32において磁気による位置
検出を、情報検出装置33において電波による情報検出を
それぞれ行っている。

【００１４】以下、１台分の広帯域磁気センサ27を例に
説明する。すなわち、車両が磁気・電波共用化マーカ13
に接近した時、磁気マーカ２（図２）における磁界を感
知して、送信装置11が動作を開始し、送信アンテナ31か
ら電波が送信される。そして、送信アンテナ31からの電
波を受けて、送・受信コイル４の両端に発生する高周波
電圧が高くなるに伴い、電波マーカ３が動作を開始し情
報を送出する。この電波マーカ３から発生する情報は送
・受信コイル４の断続信号（共振回路のＯＮ／ＯＦＦ）
として伝送される（変調反射方式）。この時、送信アン
テナ31では送・受信コイル４（図２）の断続に同期し
て、送信アンテナ31に流れる高周波電流が微弱に変化を
するため、この微弱変動を広帯域磁気センサ27により磁
界の変化として捕らえることが可能となる。ここで、図
６に示すように磁気マーカ２におけるデータの抽出に
は、低域通過フィルタ29を使用し、磁気信号の低い周波
数を分離して、位置処理装置32によりその横位置を算出
する。また、電波マーカ３におけるデータの抽出には高
域通過フィルタ30を使用し、磁気信号の高い周波数成分
を分離して、情報検出装置33により情報の再生を行う。
以上のように、１つのセンサによって磁気と電波の両方
の情報を磁気信号として扱えるため、磁気と電波の受信
系を１つに集約させることができる。尚、本発明の各実
施例では２つの磁気センサと２つの送・受信アンテナを
用いる一実施形態について説明したが、勿論これら磁気
センサ及び送・受信アンテナの個数に特に制限はない。

【００１５】

【発明の効果】この発明は、上記のようであるので、磁
気マーカ（位置）と電波マーカ（情報）を一体化するこ
とにより、同一地点において位置検出と情報検出を行う
ことができる。このため、得られた情報に対する位置デ
ータの応答性が高くなり、直ちに対応可能とすることが
できるという効果がある。また、車線逸脱防止やレーン
キーピング等を磁気マーカ（位置）を用いて、走行軌跡
のトレースを行う際に、上記２種類のマーカを別々に設
置した場合、磁気マーカの設置間隔が制約されるためト
レーサビリティの低下が起こるが、これを防止すること
ができる。さらに、別々の機能を持つマーカを同一個所
に埋設可能であるため、設置コストの低減を図ることが
できるという効果がある。さらに、広帯域磁気センサを
用いることによって磁気センサ（位置）と電波受信アン
テナ（情報）の機能を兼用することにより、磁気と電波
の両方の情報を磁気信号として扱えるため、受信系を１
つに集約させることができる、また、磁気と電波の情報
が同一地点で受信可能となり、応答性が良くなる。そし
て、コイルアンテナと送信器の間に磁気検出信号による
切替器を備えることにより、送・受信器の点数の削減が
でき、且つ分割されたコイルアンテナによる効率（幅の
広い物は効率が悪い）の良い通信が可能となるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態における車載側の構成
ブロック図である。

【図２】同マーカ側の構成ブロック図である。

【図３】同マーカの設置状態を示す構成図である。

【図４】同第２実施形態を示す構成ブロック図である。

【図５】同上の切り替え装置のブロック図である。

【図６】同第３実施形態を示す構成ブロック図である。

【符号の説明】

１ケース２磁気マーカ３電波マーカ４送・受信コイル５電子回路基板６，22，23 磁気センサ７，15，16 送・受信アンテナ８共用化検出器 10 位置処理装置 11 送信装置 12 受信装置 13 共用化マーカ 20 第１の比較器 21 第２の比較器 25 第３の比較器 27 広帯域磁気センサ 31 送信アンテナ 29 低域通過フィルタ 30 高域通過フィルタ 32 位置処理装置 33 情報検出装置

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08G 1/00 G05D 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】路面側には磁気発生手段と車両進行方向
における道路情報データを電波を用いて送信する電波送
信手段が敷設され、車両側には前記磁気発生手段からの
磁気を検出する磁気検出手段と電波送信手段からの道路
情報データを受信する受信手段が搭載され、検出された
磁気に基づいて路面に対する車両の相対位置を算出する
位置演算手段と、さらに算出された相対位置と道路情報
データに基づき車両の走行を制御する制御手段が搭載さ
れた磁気・電波複合型道路マーカシステムであって、車両側から電波を送信し、路面側の前記電波送信手段で
変調反射することにより情報を送る方式を用い、この電
波の受信手段として、広帯域の磁気検出素子を送信用ア
ンテナに近接して設置すると共に、交流磁気の変化を検
出し、これより磁気と電波の信号を同一の検出手段によ
り検出することを特徴とする磁気・電波複合型道路マー
カシステム。
【請求項２】路面側には磁気発生手段と車両進行方向
における道路情報データを電波を用いて送信する電波送
信手段が敷設され、車両側には前記磁気発生手段からの
磁気を検出する磁気検出手段と電波送信手段からの道路
情報データを受信する受信手段が搭載され、検出された
磁気に基づいて路面に対する車両の相対位置を算出する
位置演算手段と、さらに算出された相対位置と道路情報
データに基づき車両の走行を制御する制御手段が搭載さ
れた磁気・電波複合型道路マーカシステムであって、前記磁気検出手段と電波送受信手段とを複数有する装置
において、複数の送受信アンテナと送信器との間に切替
器を設け、複数の磁気検出手段のどれかにより信号を受
信したことを受け、その位置に対応した送受信アンテナ
に切替、送信を行い前記電波送信手段を起動させること
により、それぞれの送信器と受信器とで電波信号を高感
度かつ広範囲に検出することを特徴とする磁気・電波複
合型道路マーカシステム。