JP4163558B2

JP4163558B2 - 位置特定装置

Info

Publication number: JP4163558B2
Application number: JP2003162053A
Authority: JP
Inventors: 修下村; 武田　　憲司; 恭文山田; 彰英橘; 昌彦品川
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004362405A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出素子アレイを用いて信号源の相対位置を特定するための位置特定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＩＭＴＳ(Intelligent Multimode Transit System)のように、車両の自動運転を行うためのシステムや、工場や倉庫等における無人搬送車の誘導システムは、図５に示すように、走行路１中央の路面に磁石のような信号源２を所定の間隔で列状に埋設配置しておく（図５では、１個のみ示す）。一方、車両３側には、車両３の進行方向（図５では、紙面を貫く方向）に対して直交する方向に、複数の検出素子（例えばホールＩＣなどの磁気センサ）４を配列して検出素子アレイ５を構成する。
【０００３】
そして、検出素子アレイ５によって信号源２より出力される磁気を検出し、演算回路６は、車両３が走行路１に対してどのような状態で走行しているのかを判断する。その判断結果は、車両３の操舵制御などに利用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなシステムにおいては、車両３側では、複数の検出素子４より出力される信号のレベルに基づいて、検出素子アレイ５に対する信号源２の相対位置を特定することで車両３の路上における位置を検出している。即ち、信号源２より出力される信号を捉えた両端の検出素子４の中点が、検出素子アレイ５に対する信号源２の凡その位置を示すことになる。
【０００５】
従って、検出精度を向上させるには、各検出素子４の信号出力状態を極力均等にすることが重要である。そのためには、図５に示すように、各検出素子４に対して共通の電源回路７を並列に接続することで、供給する電源電圧を等しくすることが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２９２２３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示す構成を採用した場合、複数の検出素子４の内何れか１つに短絡故障が発生すると電源が異常となり、その他の検出素子４も全て信号検出ができなくなってしまうおそれがある。斯様な事態を防止するためには、例えば図６に示すように各検出素子４の電源線に夫々ヒューズ８を挿入することも考えられるが、一般にヒューズの故障率は電気回路部品の中では高い方であり、装置全体の故障率が高くなって信頼性が低下することが予想される。
【０００８】
また、図７に示すように、演算回路６、電源回路７及び検出素子アレイ５を（Ａ，Ｂ）として二重化することも考えられるが、コストが上昇してしまう。また、装置の体格が大型化する。
【０００９】
そして、例えば、バスのように車幅が大きな車両を運転制御する場合には、検出素子４の数は増加する。加えて、より精密な制御を行うことを目的とすれば、検出分解能を向上させるために検出素子４の数を増やして配置ピッチを狭くする必要がある。そのようなケースにあっては、信頼性の向上とコスト及び装置体格抑制とのトレードオフの問題は、一層深刻となる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを上昇させることなく信頼性を向上させることができる位置特定装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の位置特定装置によれば、検出素子アレイを、１つ以上の検出素子を含む複数の電源供給ユニットで構成する。そして、隣接する電源供給ユニットには、異なる電源回路から動作用電源を供給する。斯様に構成すれば、何れかの電源回路に接続されている電源供給ユニットに属する検出素子に短絡故障が発生することでその電源回路に接続されている全ての電源供給ユニットに属する検出素子が機能しなくなった場合でも、その他の電源回路に接続されている電源供給ユニットには正常な電源が供給されているので、引き続き検出を行なうことが可能である。従って、コストを殆ど上昇させることなく、位置特定装置の信頼性を向上させることができる。
また、隣接する検出素子が、異なる電源供給ユニットに属するように構成するので、何れかの電源供給ユニットに属する検出素子が機能しなくなった場合でも、位置特定精度が劣化することを防止できる。
【００１２】
請求項２記載の位置特定装置によれば、請求項１と同様に、検出素子アレイを、１つ以上の検出素子を含む複数の電源供給ユニットで構成する。そして、電源回路に複数のヒューズ機能素子を介して接続される複数の電源線とを備え、隣接する電源供給ユニットには異なる電源線から動作用電源を供給する。
【００１３】
斯様に構成すれば、何れかの電源線に接続されている電源供給ユニットに属する検出素子に短絡故障が発生することでその電源線のヒューズ機能素子が溶断若しくは破壊され、その電源回路に接続されている全ての電源供給ユニットに属する検出素子が機能しなくなった場合でも、その他の電源線に接続されている電源供給ユニットには正常な電源が供給されているので、引き続き検出を行なうことが可能である。従って、請求項１と同様に、コストを殆ど上昇させることなく、移動状態取得装置の信頼性を向上させることができる。
尚、ここで言う「ヒューズ機能素子」とは、ヒューズに加えてヒューズと同様の保護機能をなすように作用する素子を含むものを言う。
また、隣接する検出素子が、異なる電源供給ユニットに属するように構成するので、何れかの電源供給ユニットに属する検出素子が機能しなくなった場合でも、位置特定精度が劣化することを防止できる。
【００１４】
請求項３記載の位置特定装置によれば、信号源を、走行路に沿って所定の間隔で配置し、検出素子アレイ，位置特定手段，電源回路とを前記走行路上を移動する移動体側に配置する。従って、本発明の位置特定装置を、自動運転システムや誘導システムなどに適用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図３を参照して説明する。尚、図５と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１の構成では、移動体たる車両３側に、２つの電源回路１１，１２を備えている。
【００１７】
そして、検出素子アレイ５を構成する各検出素子４については、図１中左方側から奇数番目に位置するものには電源回路１１より動作用電源を供給し、偶数番目に位置するものには電源回路１２より動作用電源を供給するように構成している。この場合、電源供給ユニット１３は、夫々１個の検出素子４で構成されており、電源供給ユニット１３ａ，１３ｂの二群に分かれている。その他の構成は、図５に示すものと同様である。
【００１８】
次に、本実施例の作用について図２及び図３も参照して説明する。検出素子アレイ５を構成する検出素子４が（Ａ）〜（Ｉ）の９個であるとする。これら９個の検出素子４が全て健全であり、信号源２が発生している磁気を捉えることでしきい値を超える電圧信号を出力したものが（Ｂ）〜（Ｆ）であったとする。この場合、中点に対応する検出素子４は（Ｄ）であるから、信号源２の位置は、検出素子アレイ５の内検出素子４（Ｄ）の部位であると判定される。
【００１９】
そして、例えば奇数番目に位置する検出素子４の何れかに短絡故障が発生して電源回路１１がダウンし、電源回路１１より電源供給を受けており電源供給ユニット１３ａに属する奇数番目の検出素子４（Ａ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ），（Ｉ）が機能しなくなったとする。この場合、上記と同様の位置関係においてしきい値を超える電圧信号を出力可能な位置検出素子４は、電源供給ユニット１３ｂに属する（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）となる（出力電圧ポイントを○印で囲んでいる）。すると、中点に対応する検出素子４はやはり（Ｄ）となるので、検出される位置にずれはない。
【００２０】
また、図３には、より実際の形態に近い検出例を示す。検出素子アレイ５は、６０個の検出素子４（０）〜４（５９）で構成されており、その配置ピッチは１．２ｃｍであるとする。検出素子アレイ５の中央を示す基準となる検出素子４は（２９）である。
【００２１】
そして、図３（ａ）に示すように、信号源２は、検出素子４（３４），４（３５）の中間に位置しており、黒塗りした検出素子４（２７）〜４（４２）が、実質的に信号源２が発生している磁気を捉えてしきい値を超える電圧信号を出力している。
【００２２】
例えば、演算回路（位置特定手段）６は、ゲートアレイとマイクロコンピュータとで構成されているとする。この場合、演算回路６のゲートアレイは、検出素子アレイ５における信号源２の相対位置を以下のように演算し、
（２７＋４２）／２＝３４．５
小数点以下は切り捨てて「３４」をマイコンに出力する。すると、マイコンは、検出素子アレイ５における中央基準からの信号源２の相対位置を、以下のように演算して特定する。
（３４−２９）×１．２＝６．０（ｃｍ）
即ち、実際の相対位置は、「３４．５」に対応する＋６．６ｃｍ（符号＋は、図３中右方向への偏りを示す）であるから、誤差は−０．６ｃｍである。
【００２３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様の位置関係において偶数番側（尚、図３では「０」から始まっているので図２の例とは寄数，偶数の関係が異なる）の検出素子４が故障した場合の検出例を示す。この場合、信号源２が発生している磁気を実質的に捉えてしきい値を超える電圧信号を出力しているのは、検出素子４（２７）〜４（４１）の範囲にある奇数番のものとなり、演算回路６のゲートアレイは、信号源２の相対位置を以下のように演算し、
（２７＋４１）／２＝３４．０
「３４」をマイコンに出力する。すると、マイコンによる演算結果は図３（ａ）と同様に６（ｃｍ）となるから、誤差は−０．６ｃｍである。
【００２４】
図３（ｃ）は、図３（ａ）と同様の位置関係において奇数番側の検出素子４が故障した場合の検出例を示す。この場合、信号源２が発生している磁気を実質的に捉えてしきい値を超える電圧信号を出力しているのは、検出素子４（２８）〜４（４２）の範囲にある偶数番のものとなり、演算回路６のゲートアレイは、信号源２の相対位置を以下のように演算し、
（２８＋４２）／２＝３５．０
「３５」をマイコンに出力する。すると、マイコンは、検出素子アレイ５における中央基準からの信号源２の相対位置を、以下のように演算する。
（３５−２９）×１．２＝７．２（ｃｍ）
マイコンも、小数点以下を切り捨てるので結果は７ｃｍとなる。実際の相対位置は＋６．６ｃｍであるから、誤差は＋０．４ｃｍである。
【００２５】
以上のように本実施例によれば、検出素子アレイ５を、２つの電源供給ユニット１３ａ，１３ｂで構成し、夫々の電源供給ユニット１３ａ，１３ｂには、電源回路１１，１２から独立に動作用電源を供給するようにしたので、何れか一方の電源回路１１，１２がダウンして、その電源回路に接続されている電源供給ユニット１３ａ，１３ｂに属する検出素子４が機能しなくなった場合でも、他方の電源供給ユニット１３ｂ，１３ａには正常に電源が供給されているので引き続き検出を行なうことが可能となる。従って、コストを殆ど上昇させることなく、位置特定装置の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
そして、信号源２を、走行路１に沿って所定の間隔で配置し、検出素子アレイ５，演算回路６，電源回路１１，１２を車両３側に配置したので、本発明の位置特定装置を、自動運転システムや誘導システムなどに適用することができる。また、隣接する位置検出素子４は、夫々異なる電源供給ユニット１３ａ，１３ｂに属しているので、何れか一方の電源回路１１，１２がダウンした場合に位置特定精度が劣化することを極力防止できる。
【００２７】
（第２実施例）
図４は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第２実施例では、図５と同様に１個の電源回路７を使用し、その電源回路７の電源端子より２つのヒューズ（ヒューズ機能素子）１４，１５を介すことで電源の供給系統を２つに分け、２つの電源線１６，１７とする。そして、検出素子アレイ５を構成する各検出素子４の奇数番目に位置するものには電源線１６より動作用電源を供給し、偶数番目に位置するものには電源線１７より動作用電源を供給するように構成している。
【００２８】
斯様に構成すれば、第１実施例と同様に奇数番目に位置する検出素子４の何れかに短絡故障が発生すると、電源線１６に介挿されているヒューズ１４が溶断して奇数番目の検出素子４（Ａ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ），（Ｉ）が全て機能しなくなったとしても、偶数番目の検出素子４（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ）は健全であるから、これらによって第１実施例と同様の検出を行なうことが可能である。
【００２９】
以上のように第２実施例によれば、電源回路７に複数のヒューズ１４を介して２つの電源線１６，１７を接続し、各電源供給ユニット１３ａ，１３ｂには異なる電源線１６，１７から動作用電源を供給するようにした。従って、第１実施例と同様に、コストを殆ど上昇させることなく、位置特定装置の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
１つの電源供給ユニットに属する検出素子を、２個以上としても良い。
また、電源供給ユニットを３つ以上にしても良い。
信号源は、磁石に限ることなく、電波信号を極めて限定された範囲で出力する発振器などでも良い。その場合、検出素子もホールＩＣに代えて、電波信号を受信可能な受信器を用いるようにすれば良い。
移動体は、車両に限ることなく、走行路上を移動するものであればどのような形態のものであっても良い。
信号源は、必ずしも走行路の中央に配置する必要はなく、走行路に沿って配置すればどのような位置に配置しても良い。
また、信号源，位置特定装置は、必ずしも走行路，移動体に配置するものに限らず、要は検出素子アレイにおける信号源の相対位置を特定することを目的とするものであれば、その目的に応じたものに夫々配置すれば良い。
ヒューズ機能素子には、低容量の抵抗素子を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であり、位置特定装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】信号源が発生する信号を位置特定装置の検出素子アレイが検出して、電圧信号を出力する状態の一例を示す図
【図３】より実際の形態に近い検出例を示す図
【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図５】従来技術を示す図１相当図（その１）
【図６】図１相当図（その２）
【図７】図１相当図（その３）
【符号の説明】
１は走行路、２は信号源、３は車両（移動体）、４は検出素子、５は検出素子アレイ、６は演算回路（位置特定手段）、１１，１２は電源回路、１３ａ，１３ｂは電源供給ユニット、１４，１５はヒューズ（ヒューズ機能素子）、１６，１７は電源線を示す。

Claims

信号源によって出力される信号を検出するための複数の検出素子を直線状に配置してなる検出素子アレイと、
この検出素子アレイによる検出結果に基づいて、当該検出素子アレイに対する前記信号源の相対位置を特定する位置特定手段と、
前記検出素子アレイに対して動作用電源を供給するための複数の電源回路とを備え、
前記検出素子アレイは、１つ以上の検出素子を含む複数の電源供給ユニットからなり、
異なる電源供給ユニットには、異なる電源回路から動作用電源が供給され、
隣接する検出素子は、異なる電源供給ユニットに属することを特徴とする位置特定装置。
信号源によって出力される信号を検出するための複数の検出素子を直線状に配置してなる検出素子アレイと、
この検出素子アレイによる検出結果に基づいて、当該検出素子アレイに対する前記信号源の相対位置を特定する位置特定手段と、
前記検出素子アレイに対して動作用電源を供給するための電源回路に複数のヒューズ機能素子を介して接続される複数の電源線とを備え、
前記検出素子アレイは、１つ以上の検出素子を含む複数の電源供給ユニットからなり、
異なる電源供給ユニットには、異なる電源線から動作用電源が供給され、
隣接する検出素子は、異なる電源供給ユニットに属することを特徴とする位置特定装置。
前記信号源は、走行路に沿って所定の間隔で配置されており、
前記検出素子アレイと、前記位置特定手段と、前記電源回路とは、前記走行路上を移動する移動体側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の位置特定装置。