JP6946695B2 - Marker system - Google Patents
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Description
本発明は、道路に敷設された磁気マーカを利用するマーカシステムに関する。 The present invention relates to a marker system that utilizes a magnetic marker laid on a road.
従来より、例えばGPS電波を受信して絶対位置を測位し、予め設定された目的地まで誘導するカーナビゲーションシステム等の車両用のシステムが知られている(例えば下記の特許文献1参照。)。経路を案内する音声出力等の運転支援制御によれば、不案内な土地を移動中であっても経路を見失うことなく、目的地に効率良く行き着くことができる。
Conventionally, there have been known systems for vehicles such as a car navigation system that receives GPS radio waves, positions an absolute position, and guides the user to a preset destination (see, for example,
さらに例えば道路形状のほか、周囲の建物や段差などの周辺環境を含めた道路環境を3次元的に表した3Dマップデータのデータベースを含み、GPSを利用して測位した自車位置を3Dマップデータ上にマッピングすることにより自動運転を実現しようとする車両用のシステムの提案もある。このような自動運転のシステムが実現されれば、車両を運転する際の運転負担が軽減されると共に交通事故を低減できる。 Furthermore, for example, it includes a database of 3D map data that three-dimensionally represents the road environment including the surrounding environment such as surrounding buildings and steps in addition to the road shape, and 3D map data of the position of the own vehicle positioned using GPS. There is also a proposal for a system for vehicles that seeks to achieve autonomous driving by mapping above. If such an automatic driving system is realized, the driving burden when driving a vehicle can be reduced and traffic accidents can be reduced.
しかしながら、前記従来の車両用のシステムでは、次のような問題がある。すなわち、高精度な自車位置の特定が運転支援制御の精度を確保するためのキーポイントとなっている一方、GPSの場合、トンネルなどGPS電波が遮蔽されて届かない場所で測位ができなくなったり、ビルの谷間などGPS電波が届きにくい場所では測位精度が低下する。それ故、GPSを前提にする運転支援制御等では、周囲の環境に依存して制御の精度が変動するおそれがある。 However, the conventional vehicle system has the following problems. In other words, while highly accurate identification of the vehicle's position is a key point for ensuring the accuracy of driving support control, in the case of GPS, positioning may not be possible in places where GPS radio waves are blocked and cannot be reached, such as in tunnels. , Positioning accuracy deteriorates in places where GPS radio waves are difficult to reach, such as in the valleys of buildings. Therefore, in driving support control or the like premised on GPS, the accuracy of control may fluctuate depending on the surrounding environment.
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、周囲の環境に依らず安定的に自車位置を特定でき、運転支援制御の精度確保に有効な車両用のシステム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-mentioned conventional problems, and will provide a system for a vehicle that can stably identify the position of the own vehicle regardless of the surrounding environment and is effective in ensuring the accuracy of driving support control. Is to be.
本発明は、道路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に設けられた磁気検出部と、
前記磁気マーカの敷設位置を表すマーカ位置情報を取得する位置情報取得部と、
慣性航法により車両の相対位置を推定する相対位置推定部と、
車両の位置を特定するための演算処理を実行する測位部と、を含み、
該測位部は、前記磁気検出部が前記磁気マーカを検出したとき、対応する前記マーカ位置情報が表す敷設位置に基づいて車両の位置を特定し、
いずれかの前記磁気マーカを通過した後では、該磁気マーカの検出時に特定された車両の位置を基準として前記相対位置推定部が推定する車両の相対位置に基づいて車両の位置を特定するマーカシステムにある。
The present invention includes a magnetic detector provided in a vehicle for detecting a magnetic marker laid on a road, and a magnetic detector.
A position information acquisition unit that acquires marker position information indicating the laying position of the magnetic marker, and
Relative position estimation unit that estimates the relative position of the vehicle by inertial navigation,
Including a positioning unit that executes arithmetic processing to identify the position of the vehicle,
When the magnetic detection unit detects the magnetic marker, the positioning unit identifies the position of the vehicle based on the laying position represented by the corresponding marker position information.
After passing through any of the magnetic markers, a marker system that identifies the position of the vehicle based on the relative position of the vehicle estimated by the relative position estimation unit with reference to the position of the vehicle specified at the time of detection of the magnetic marker. Is in .
本発明のマーカシステムは、道路に敷設された前記磁気マーカを検出した際、前記マーカ位置情報を取得して当該磁気マーカの敷設位置を特定する。そして、当該磁気マーカの敷設位置に基づいて特定される車両の位置を基準として慣性航法により磁気マーカを通過した後の相対位置を推定する。 When the marker system of the present invention detects the magnetic marker laid on the road, it acquires the marker position information and identifies the laying position of the magnetic marker. Then, the relative position after passing through the magnetic marker is estimated by inertial navigation with reference to the position of the vehicle specified based on the laying position of the magnetic marker.
前記磁気マーカは、トンネルやビルの谷間などの周囲の環境によらず車両側で確実性高く検出可能である。この磁気マーカの敷設位置に基づけば、該磁気マーカを検出したときの車両の位置を精度高く特定できる。そして、前記磁気マーカを通過した後、新たな磁気マーカを検出するまでの中間的な位置においては、前記相対位置を利用して車両の位置を特定可能である。 The magnetic marker can be detected with high certainty on the vehicle side regardless of the surrounding environment such as a tunnel or a valley of a building. Based on the laying position of the magnetic marker, the position of the vehicle when the magnetic marker is detected can be specified with high accuracy. Then, at an intermediate position after passing through the magnetic marker and before detecting a new magnetic marker, the position of the vehicle can be specified by using the relative position.
以上の通り、本発明のマーカシステムは、周囲の環境に依らず安定的に車両の位置を特定可能であり、運転支援制御の精度確保に有効な車両用のシステムである。 As described above, the marker system of the present invention is a system for vehicles that can stably identify the position of the vehicle regardless of the surrounding environment and is effective in ensuring the accuracy of driving support control.
本発明の好適な態様について説明する。
本発明における好適な一態様のマーカシステムにおける相対位置推定部は、絶対方位が既知の方向に沿って配置された少なくとも2個の前記磁気マーカの検出に応じて特定される車両の方位を利用し、車両の相対位置を推定する。
A preferred embodiment of the present invention will be described.
The relative position estimation unit in the marker system of one preferred aspect of the present invention utilizes the orientation of the vehicle specified in response to the detection of at least two magnetic markers whose absolute orientations are arranged along known directions. , Estimate the relative position of the vehicle .
前記少なくとも2個の磁気マーカを検出できたとき、前記既知の方向を基準にすれば前記車両の方位を精度高く特定できる。高精度に特定できた該車両の方位は、前記相対位置推定部による前記相対位置の推定精度の向上に役立つ。 When the at least two magnetic markers can be detected, the orientation of the vehicle can be specified with high accuracy by referring to the known direction. The orientation of the vehicle that can be specified with high accuracy is useful for improving the estimation accuracy of the relative position by the relative position estimation unit.
本発明における好適な一態様のマーカシステムにおける相対位置推定部は、第1の磁気マーカの検出時に特定された第1の車両の位置と、第2の磁気マーカの検出時に特定された第2の車両の位置と、の間の位置的なずれを利用して前記第1の車両の位置を基準とした前記相対位置の推定誤差を特定し、
前記第2の磁気マーカを通過した後、前記相対位置の推定誤差を低減する演算処理により前記第2の車両の位置を基準とした車両の相対位置を推定する。
The relative position estimation unit in the marker system of one preferred embodiment in the present invention includes the position of the first vehicle specified at the time of detecting the first magnetic marker and the second position specified at the time of detecting the second magnetic marker. Using the positional deviation between the position of the vehicle and the position of the vehicle, the estimation error of the relative position with respect to the position of the first vehicle is specified, and the estimation error of the relative position is specified.
After passing through the second magnetic marker, the relative position of the vehicle is estimated with reference to the position of the second vehicle by an arithmetic process for reducing the estimation error of the relative position .
前記第2の磁気マーカの検出時には、前記マーカ位置情報が表す敷設位置に基づいて前記第2の車両の位置を特定でき、これにより、前記第1の車両の位置に対する位置的なずれを精度高く特定できる。この位置的なずれを利用すれば、前記第2の磁気マーカを検出したときに前記相対位置推定部が前記第1の車両の位置を基準として推定する相対位置の推定誤差を特定できる。この推定誤差は、前記相対位置推定部による相対位置の推定精度を向上するために有効である。前記第2の磁気マーカを検出した後、前記相対位置の推定誤差を低減する演算処理により車両の相対位置を推定すれば、その位置精度を向上できる。 At the time of detecting the second magnetic marker, the position of the second vehicle can be specified based on the laying position represented by the marker position information, whereby the positional deviation with respect to the position of the first vehicle can be made highly accurate. Can be identified. By utilizing this positional deviation, it is possible to specify an estimation error of the relative position that the relative position estimation unit estimates with reference to the position of the first vehicle when the second magnetic marker is detected. This estimation error is effective for improving the estimation accuracy of the relative position by the relative position estimation unit. After detecting the second magnetic marker, if the relative position of the vehicle is estimated by an arithmetic process for reducing the estimation error of the relative position, the position accuracy can be improved.
本発明における好適な一態様のマーカシステムにおける位置情報取得部は、前記磁気マーカに対応して設けられた通信ユニットが無線で送信する前記マーカ位置情報を受信する。
前記通信ユニットは、例えば路側に設置された電波ビーコンや赤外線ビーコン等であっても良く、ブルートゥース(登録商標)等の通信ユニットであっても良い。
The position information acquisition unit in the marker system of one preferred aspect of the present invention receives the marker position information wirelessly transmitted by the communication unit provided corresponding to the magnetic marker .
The communication unit may be, for example, a radio wave beacon, an infrared beacon, or the like installed on the roadside, or may be a communication unit such as Bluetooth (registered trademark).
前記位置情報取得部は、前記通信ユニットとして前記磁気マーカに保持された無線タグに対して無線で電力を供給すると共に、当該無線タグが動作に応じて無線で送信する前記マーカ位置情報を受信することも良い。
前記磁気マーカの近辺に前記無線タグを敷設しても良いし、前記磁気マーカに前記無線タグを保持させても良い。
The position information acquisition unit wirelessly supplies electric power to the wireless tag held by the magnetic marker as the communication unit, and receives the marker position information transmitted wirelessly by the wireless tag according to the operation. That is also good .
The wireless tag may be laid in the vicinity of the magnetic marker, or the wireless tag may be held by the magnetic marker.
本発明における好適な一態様のマーカシステムは、前記マーカ位置情報を記憶する記憶部を含み、前記位置情報取得部は、前記記憶部が記憶する情報を参照することで前記磁気検出部が検出した磁気マーカの敷設位置を表すマーカ位置情報を取得する。 A preferred embodiment of the marker system in the present invention includes a storage unit that stores the marker position information, and the position information acquisition unit is detected by the magnetic detection unit by referring to the information stored in the storage unit. Acquires marker position information indicating the laying position of the magnetic marker .
前記記憶部の情報を参照する方法としては、例えば、慣性航法による相対位置に基づいて特定された車両の位置に対して直近の敷設位置を表すマーカ位置情報を選択して取得する方法がある。この方法を実行すれば、前記磁気マーカを検出したとき、前記相対位置を利用して該磁気マーカの高精度な敷設位置を取得できる。 As a method of referring to the information of the storage unit, for example, there is a method of selecting and acquiring marker position information representing the nearest laying position with respect to the position of the vehicle specified based on the relative position by inertial navigation. If this method is executed, when the magnetic marker is detected, the laying position of the magnetic marker can be obtained with high accuracy by using the relative position.
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、周囲の環境に依らず安定的に自車位置(車両の位置)を特定でき、運転支援制御の精度確保に有用な車両用のマーカシステム1に関する例である。この内容について、図1〜図9を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the following examples.
(Example 1)
This example is an example of a
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位置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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本例では、自車位置を特定する上記のマーカシステム1を自動運転システム6に組み合わせている。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。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、を含んで構成されたシステムである。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。
In this example, the above-mentioned
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。磁気マーカ10は、左右のレーンマークで区分された車線(図8中の符号100)の中央に沿って例えば10m間隔で配置されている。
Hereinafter, after the
As shown in FIG. 3, the
磁気マーカ10は、図1のごとく、直径20mm、高さ28mmの柱状をなし、路面100S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/m3という特性を備えている。
As shown in FIG. 1, the
本例の磁気マーカ10の仕様の一部を表1に示す。
本例の磁気マーカ10では、図3及び図4のごとく、無線により情報を出力する無線タグであるRF−ID(Radio Frequency IDentification)タグ15が、路面100S側の表面に積層配置されている。RF−IDタグ15は、無線による外部給電により動作し磁気マーカ10の敷設位置を表すマーカ位置情報である位置データを送信する。
In the
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RF−IDタグ15は、無線伝送された電力を効率良く受電できる。
Here, as described above, the magnet of the
通信ユニットの一例をなすRF−ID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4)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、位置データ等を無線送信するための送信アンテナである。
The RF-
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。この計測ユニット2は、車幅方向に長い棒状のユニットであり、例えば車両のフロントバンパーの内側に路面100Sと対面する状態で取り付けられる。本例の車両5の場合、路面100Sを基準とした計測ユニットの取付け高さが200mmとなっている。
Next, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
計測ユニット2のセンサアレイ21は、車幅方向に沿って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(図2参照。)。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。
The
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(Magnet 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。
The magnetic sensor Cn is a sensor that detects magnetism by utilizing a known MI effect (Magnet Impedance Effect) in which the impedance of a magnetic sensor such as an amorphous wire changes sensitively in response to an external magnetic field. In the magnetic sensor Cn, a magnetometer (not shown) such as an amorphous wire is arranged along the orthogonal biaxial directions, whereby it is possible to detect magnetism acting in the orthogonal biaxial directions. In this example, the magnetic sensor Cn is incorporated in the
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。
The magnetic sensor Cn is a highly sensitive sensor having a magnetic flux density measurement range of ± 0.6 mT and a magnetic flux resolution within the measurement range of 0.02 μT. In this example, the period of magnetic measurement by each magnetic sensor Cn of the
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。
As described above, the
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。
The detection processing circuit 212 (FIG. 2 ) of the
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の横ずれ量の計測が行われる。
The
計測ユニット2に組み込まれたIMU22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2軸磁気センサ221と、加速度を計測する2軸加速度センサ222と、角速度を計測する2軸ジャイロセンサ223と、を備えている。IMU22は、加速度の二階積分により変位量を演算し、2軸ジャイロセンサ223により検出された車両5の進行方向変化や計測された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10の中間に車両5が位置するときにも自車位置の特定が可能になる。
The
前記タグリーダ34は、磁気マーカ10の表面に積層配置されたRF−ID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、RF−IDタグ15の動作に必要な電力を無線で送電し、RF−IDタグ15が送信する位置データを受信する。マーカ位置情報の一例であるこの位置データは、対応する磁気マーカ10の敷設位置(絶対位置)を表すデータである。
The
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を構成する車両ECU61に自車位置を入力する。
The
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、磁気マーカ10に車両5が到達したときと、隣り合う磁気マーカ10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10に付設されたRF−IDタグ15から受信した位置データに基づい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。
The
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。
Next, (1) the marker detection process by the
(1) Marker detection process The marker detection process is a process executed by the
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5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。
As described above, the magnetic sensor Cn is configured to measure the magnetic components in the traveling direction and the vehicle width direction of the
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6)。
Further, for example, assuming that a magnetic sensor having the same specifications as the magnetic sensor Cn moves along a virtual line in the vehicle width direction passing directly above the
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。例えば、図6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。
Based on the distribution of FIG. 6, which exemplifies the magnetic measurement values of each magnetic sensor Cn of the
(2)車両の全体動作
次に、図7及び図8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8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。
(2) Overall Operation of Vehicle Next, the overall operation of the
When the traveling route is set in the automatic driving system 6 (S101), the corresponding data is read from the map DB65 that stores the 3D map data, and detailed route data that is the control target of the automatic driving is set (S102). ). The route data is, for example, as shown by a broken line in FIG. 8, data including a series of points represented by at least absolute position data.
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)。磁気マーカ10を検出できたときには(S202:YES)、RF−IDタグ15から磁気マーカ10の敷設位置を表す位置データ(マーカ位置情報)を受信する(S223)。そして、位置データが表す磁気マーカ10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8中の△印で例示)として特定する(S204)。
On the other hand, the
一方、隣り合う磁気マーカ10の中間に車両5が位置しており、磁気マーカ10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10の敷設位置に基づいて特定された自車位置(図8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(S213)。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、2軸ジャイロセンサ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8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8では、この相対位置を表すベクトルの一例を示している。
On the other hand, when the
マーカシステム1が特定した自車位置(図8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9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。
The own vehicle position (positions marked with Δ and × in FIG. 8) specified by the
以上のように、本例のマーカシステム1は、磁気マーカ10を検出する毎にその敷設位置を利用して自車位置を特定すると共に、隣り合う磁気マーカ10の中間では直前の磁気マーカ10通過後の相対位置を推定して自車位置を特定している。このようにマーカシステム1は、例えば自動運転システム6などの車両5側の運転支援システムに対して、磁気マーカ10を活用して特定した自車位置を提示するシステムである。
As described above, each time the
このマーカシステム1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が生成する自車位置を利用すれば、環境によらず精度の高い運転支援制御を実現できる。
Since this
本例では、全ての磁気マーカ10にRF−IDタグ15が付設された構成を例示している。これに代えて、一部の磁気マーカ10にRF−IDタグ15を付設すると共に、磁気マーカ10の敷設位置(絶対位置)の位置データ(マーカ位置情報)を記憶するマーカデータベース(記憶部の一例をなすマーカDB)を設けることも良い。
In this example, the configuration in which the RF-
RF−IDタグ15が付設された磁気マーカ10の検出時には、その敷設位置の位置データをRF−IDタグ15から受信して自車位置を特定できる。一方、RF−IDタグ15が付設されていない磁気マーカ10を検出したときには、上記のマーカDBの位置データを参照すると良い。マーカDBを参照するに当たっては、例えば慣性航法を利用して特定された自車位置に対して直近の磁気マーカを選択し、検出した磁気マーカ10の敷設位置を表す位置データとして取得すると良い。
なお、RF−IDタグ15に代えて、路側等に設置される電波ビーコンや赤外線ビーコン等の通信ユニットを採用しても良い。この場合には、タグリーダ34に代えて、電波ビーコン等に対応する受信装置が位置情報取得部として機能する。
When the
Instead of the RF-
磁極性が所定のパターンをなすように磁気マーカ10を敷設し、例えばN極が1、S極がゼロとして磁極性のパターンがビットコードを表すように構成しても良い。磁気マーカ10の敷設位置を表すマーカ位置情報として、このビットコードを採用しても良い。また、例えば上記のマーカDBを参照して磁気マーカ10の敷設位置を取得するためのコードとして上記のビットコードを利用しても良い。なお、磁極性のパターンの設置数は、上記の一部の磁気マーカ10にRF−IDタグ15を付設する場合と同様、磁気マーカ10の数よりも少ない設置数でも良い。磁気マーカ10の磁極性のパターンは、磁気センサCn及び検出処理回路212の組み合わせにより特定可能である。この場合には、磁気センサCn及び検出処理回路212の組み合わせや上記のマーカDB等が位置情報取得部として機能する。
The
交差点名称の交通看板や信号など道路環境の構成物を画像認識等することで交差点を特定して自車位置を比較的低精度で取得することも良い。磁気マーカ10を検出したとき、この低精度の自車位置を用いて上記のマーカDBの位置データを参照し、検出した磁気マーカ10の敷設位置として直近の位置データを対応付けると良い。このようにしていずれかの磁気マーカ10の敷設位置を特定できれば、その後、慣性航法による相対位置の推定を利用して他の磁気マーカ10の敷設位置を特定できる。例えば、推定した相対位置に基づく自車位置を用いてマーカDBを参照し、検出した磁気マーカ10の敷設位置として直近の位置データを対応付けると良い。この場合には、車両の前方の道路環境を撮像するカメラや撮像画像に画像処理を施す画像認識装置やマーカDB等が位置情報取得部として機能する。
It is also good to identify the intersection and acquire the position of the own vehicle with relatively low accuracy by recognizing the components of the road environment such as the traffic signboard and the signal of the intersection name. When the
例えば地図を表示するディスプレイ上のタッチ操作等により、車両の乗員に自車位置を指定させる手段を設けることも良い。自車位置が指定された後、磁気マーカを検出するまでの走行期間では、指定された自車位置を基準として慣性航法により相対位置を推定し、走行中の自車位置を特定すると良い。その後、磁気マーカを検出したときには、この自車位置を用いて上記のマーカDBの位置データを参照することで、上記と同様に磁気マーカの敷設位置を特定すると良い。 For example, it is also possible to provide a means for allowing the occupants of the vehicle to specify the position of the own vehicle by touch operation on the display displaying the map. In the traveling period from the designation of the own vehicle position to the detection of the magnetic marker, it is preferable to estimate the relative position by inertial navigation based on the designated own vehicle position and specify the own vehicle position during traveling. After that, when the magnetic marker is detected, it is preferable to specify the laying position of the magnetic marker in the same manner as described above by referring to the position data of the marker DB using the own vehicle position.
本例では、自動運転システム6と組み合わせるマーカシステム1を例示したが、自動運転システム6に代えて、車線からの逸脱を警報する逸脱警報システムや、車線に沿ってハンドルを自動操舵したり車線からの逸脱を回避するための操舵アシスト力を発生させるレーンキープシステムを適用することも良い。
In this example, the
なお、インターネット等の通信回線に接続可能な車両5であれば、車両の位置を特定する測位部の機能をサーバ装置に持たせることも良い。車両5は、車両の位置を特定するために必要な情報をサーバ装置に送信すると良い。位置情報取得部をなす上記のマーカDBや画像認識装置等の機能についてもサーバ装置に持たせても良い。相対位置推定部については、車両の相対位置を推定する演算をサーバ装置で実行し、車両の加速度等を計測する車載センサ等を組み合わせて構成することも良い。
If the
(実施例2)
本例は、実施例1のマーカシステムについて、車両の方位を特定するための構成を追加した例である。この内容について、図10を参照して説明する。
本例のマーカシステム1は、絶対方位が既知の方向dirに沿って配置された2個の磁気マーカ10を含むシステムである。この2個の磁気マーカ10は、例えば2mの比較的短いマーカスパンMで配置されている。そして、この2m間隔の2個一対の磁気マーカ10が、車線の中央に沿って10m毎に配置されている。
(Example 2)
This example is an example in which a configuration for specifying the direction of the vehicle is added to the marker system of the first embodiment. This content will be described with reference to FIG.
The
2mのマーカスパンMで配置された2個の磁気マーカ10を車両5が通過する際、各磁気マーカ10に対する横ずれ量を計測すれば、この2個の磁気マーカ10が配置された方向dirに対する車両の方位(進行方向)のずれ角Axを以下の通り演算可能である。ここで、2個の磁気マーカ10のうち、車両5が先に検出する手前側の磁気マーカ10に対する横ずれ量をOF1、後に検出する前方側の磁気マーカ10に対する横ずれ量をOF2とする。ただし、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する。
横ずれ量の変化 OFd=|OF2−OF1|
ずれ角 Ax=arcsin(OFd/M)
When the
Change in amount of strike-slip OFd = | OF2-OF1 |
Deviation angle Ax = arcsin (OFd / M)
さらに、このずれ角Axが分かれば、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、手前側の磁気マーカ10を検出したタイミングをt1、前方側の磁気マーカ10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)
Further, if the deviation angle Ax is known, the moving distance D of the
Travel distance D = M × cosAx
Vehicle speed V = D / (t2-t1)
上記のずれ角Axによれば、前記2個の磁気マーカ10が配置された絶対方位が既知の方向dirを基準として、車両5の方位を特定できる。車両5の方位を特定できれば、IMUが演算する方位の値に含まれる誤差の特定が可能になり、演算値の誤差補正や、方位の演算処理における補正係数の調整や、方位の演算処理に適用する初期値などの定数の設定や調整等が可能となる。
According to the deviation angle Ax, the direction of the
また、上記の車速Vによれば、IMUが計測する加速度を積分して求める速度(車速)の誤差を特定できる。車速Vの誤差を特定できれば、IMUが加速度を積分して求める速度の値に含まれる誤差の特定が可能になり、演算値の誤差補正や、速度の演算処理における補正係数の調整や、速度の演算処理に適用する初期値や積分定数などの定数の設定や調整等が可能になる。 Further, according to the vehicle speed V described above, it is possible to specify an error in the speed (vehicle speed) obtained by integrating the acceleration measured by the IMU. If the error of the vehicle speed V can be specified, the error included in the speed value obtained by the IMU by integrating the acceleration can be specified, and the error of the calculated value can be corrected, the correction coefficient in the speed calculation process can be adjusted, and the speed can be specified. It is possible to set and adjust constants such as initial values and integration constants applied to arithmetic processing.
このように絶対方位が既知の方向dirに沿って配置された2個の磁気マーカ10を車両5側で検出すれば、車両5の方位を特定できる。そして、車両5の方位を特定できれば、慣性航法による相対位置の演算処理の精度を向上でき、磁気マーカ10を通過した後の相対位置の精度を向上できる。
By detecting the two
なお、既知の方向dirに沿って配置する磁気マーカ10の数として2個を例示しているが、3個、4個等であっても良い。
磁気マーカ10の磁極性の組み合わせによって配置された方向を表すことも良い。例えば2個の磁気マーカ10の場合であれば、N極−N極が北、N極−S極が東、S極−N極が西、S極−S極が南を表すようにしても良い。
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。
Although two are exemplified as the number of
It is also possible to represent the direction arranged by the combination of the magnetic pole properties of the
The other configurations and effects are the same as in Example 1.
(実施例3)
本例は、実施例1のマーカシステムに基づいて、磁気マーカ10を利用してIMUによる相対位置の推定精度を向上できるように構成した例である。この内容について、図11を参照して説明する。
(Example 3)
This example is an example configured so that the estimation accuracy of the relative position by the IMU can be improved by using the
図11では、実施例1と同様、制御目標となるルートデータを破線で示し、磁気マーカ10の検出時に特定された自車位置を△印、慣性航法により推定された相対位置に基づいて特定された自車位置を×印で示している。例えば同図中、進行方向前方側の磁気マーカ10Pが検出されたときには、この磁気マーカ10Pと横ずれ量とに基づく△印の自車位置と、手前側の磁気マーカ10Kを基準とした相対位置の推定に基づく×印の自車位置との2種類の位置を演算可能である。
In FIG. 11, as in the first embodiment, the route data as the control target is shown by a broken line, the position of the own vehicle specified at the time of detection of the
△印の自車位置は、磁気マーカ10の敷設位置に基づいて特定される精度の高い位置である。一方、×印の自車位置は、慣性航法による推定誤差を含む位置となっている。それ故、この2種類の自車位置の差分である誤差DMの大部分は、慣性航法による推定誤差ということになる。
The position of the own vehicle marked with Δ is a highly accurate position specified based on the laying position of the
磁気マーカ10Pを通過した後の慣性航法による相対位置の演算処理について、上記の誤差DMを小さくするような処理を適用すれば、磁気マーカ10Pを通過後の自車位置の精度を向上できる。例えば、慣性航法の基準となる磁気マーカ10Kからの距離に誤差が比例するとして、慣性航法による敷設位置から誤差分を差し引く補正処理を行っても良い。あるいは、ジャイロによる計測方位や加速度センサによる計測加速度について、上記の誤差をゼロに近づける補正係数を見出して適用することも良い。あるいは加速度の二階積分により変位量を算出する際の積分定数について、この誤差をゼロに近づけるように調整することも良い。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例1あるいは実施例2と同様である。
If the above-mentioned processing for reducing the error DM is applied to the calculation processing of the relative position by inertial navigation after passing through the
The other configurations and effects are the same as in Example 1 or Example 2.
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。 Although the specific examples of the present invention have been described in detail as in the examples, these specific examples merely disclose an example of the technology included in the claims. Needless to say, the scope of claims should not be construed in a limited manner depending on the composition of specific examples, numerical values, and the like. The scope of claims includes technologies that are variously modified, modified, or appropriately combined with the above-mentioned specific examples by utilizing known technologies, knowledge of those skilled in the art, and the like.
1 マーカシステム
10 磁気マーカ
15 RF−IDタグ(通信ユニット、無線タグ)
2 計測ユニット
21 センサアレイ(磁気検出部)
212 検出処理回路
22 IMU(相対位置推定部)
32 制御ユニット(測位部)
34 タグリーダ(位置情報取得部)
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)
1
2
212
32 Control unit (positioning unit)
34 Tag reader (location information acquisition unit)
5
65 Map database (map DB)
Claims (8)
前記磁気マーカの敷設位置を表すマーカ位置情報を取得する位置情報取得部と、
慣性航法により車両の相対位置を推定する相対位置推定部と、
車両の位置を特定するための演算処理を実行する測位部と、を含み、
該測位部は、前記磁気検出部が前記磁気マーカを検出したとき、対応する前記マーカ位置情報が表す敷設位置に基づいて車両の位置を特定し、
いずれかの前記磁気マーカを通過した後では、該磁気マーカの検出時に特定された車両の位置を基準として前記相対位置推定部が推定する車両の相対位置に基づいて車両の位置を特定するように構成され、
前記相対位置推定部は、絶対方位が既知の方向に沿って所定の間隔であるマーカスパンで配置された少なくとも2個の磁気マーカの検出に応じて、当該少なくとも2個の磁気マーカに対する横ずれ量および前記マーカスパンの長さを利用して前記既知の方向に対する車両の方位の角度的な偏差を特定することにより当該車両の方位を特定し、当該車両の方位を利用して車両の相対位置を推定するマーカシステム。 A magnetic detector provided on the vehicle to detect a magnetic marker laid on the road,
A position information acquisition unit that acquires marker position information indicating the laying position of the magnetic marker, and
Relative position estimation unit that estimates the relative position of the vehicle by inertial navigation,
Including a positioning unit that executes arithmetic processing to identify the position of the vehicle,
When the magnetic detection unit detects the magnetic marker, the positioning unit identifies the position of the vehicle based on the laying position represented by the corresponding marker position information.
The After passing through one of the magnetic marker, to identify the position of the vehicle based on the relative position of the vehicle that the relative position estimating unit the position of the vehicle identified at the time of detection of the magnetic marker as a reference to estimate Configured
The relative position estimation unit responds to the detection of at least two magnetic markers arranged at a marker span in which the absolute orientation is a predetermined interval along a known direction, and the amount of strike-slip with respect to the at least two magnetic markers. The orientation of the vehicle is specified by specifying the angular deviation of the orientation of the vehicle with respect to the known direction using the length of the marker span, and the relative position of the vehicle is estimated using the orientation of the vehicle. marker system to be.
前記磁気マーカの敷設位置を表すマーカ位置情報を取得する位置情報取得部と、
慣性航法により車両の相対位置を推定する相対位置推定部と、
車両の位置を特定するための演算処理を実行する測位部と、を含み、
該測位部は、前記磁気検出部が前記磁気マーカを検出したとき、対応する前記マーカ位置情報が表す敷設位置に基づいて車両の位置を特定し、
いずれかの前記磁気マーカを通過した後では、該磁気マーカの検出時に特定された車両の位置を基準として前記相対位置推定部が推定する車両の相対位置に基づいて車両の位置を特定するように構成され、
前記相対位置推定部は、車両に作用した加速度を積分して車速を推定可能である一方、絶対方位が既知の方向に沿って所定の間隔であるマーカスパンで配置された少なくとも2個の磁気マーカの検出に応じて、当該少なくとも2個の磁気マーカを通過するのに要した時間に基づいて特定された車速を利用して前記車速の推定誤差を特定し、当該推定誤差を低減する演算処理により車両の相対位置を推定するマーカシステム。 A magnetic detector provided on the vehicle to detect a magnetic marker laid on the road,
A position information acquisition unit that acquires marker position information indicating the laying position of the magnetic marker, and
Relative position estimation unit that estimates the relative position of the vehicle by inertial navigation,
Including a positioning unit that executes arithmetic processing to identify the position of the vehicle,
When the magnetic detection unit detects the magnetic marker, the positioning unit identifies the position of the vehicle based on the laying position represented by the corresponding marker position information.
The After passing through one of the magnetic marker, to identify the position of the vehicle based on the relative position of the vehicle that the relative position estimating unit the position of the vehicle identified at the time of detection of the magnetic marker as a reference to estimate Configured
The relative position estimation unit can estimate the vehicle speed by integrating the acceleration acting on the vehicle, while at least two magnetic markers arranged at predetermined intervals along a direction in which the absolute orientation is known. In response to the detection of A marker system that estimates the relative position of the vehicle.
前記磁気マーカの敷設位置を表すマーカ位置情報を取得する位置情報取得部と、
慣性航法により車両の相対位置を推定する相対位置推定部と、
車両の位置を特定するための演算処理を実行する測位部と、を含み、
該測位部は、前記磁気検出部が前記磁気マーカを検出したとき、対応する前記マーカ位置情報が表す敷設位置に基づいて車両の位置を特定し、
いずれかの前記磁気マーカを通過した後では、該磁気マーカの検出時に特定された車両の位置を基準として前記相対位置推定部が推定する車両の相対位置に基づいて車両の位置を特定するように構成され、
前記相対位置推定部は、第1の磁気マーカの検出時に特定された第1の車両の位置と、第2の磁気マーカの検出時に特定された第2の車両の位置と、の間の位置的なずれを利用して前記第1の車両の位置を基準とした前記相対位置の推定誤差を特定し、
前記第2の磁気マーカを通過した後、前記相対位置の推定誤差を低減する演算処理により前記第2の車両の位置を基準とした車両の相対位置を推定するマーカシステム。 A magnetic detector provided on the vehicle to detect a magnetic marker laid on the road,
A position information acquisition unit that acquires marker position information indicating the laying position of the magnetic marker, and
Relative position estimation unit that estimates the relative position of the vehicle by inertial navigation,
Including a positioning unit that executes arithmetic processing to identify the position of the vehicle,
When the magnetic detection unit detects the magnetic marker, the positioning unit identifies the position of the vehicle based on the laying position represented by the corresponding marker position information.
After passing through any of the magnetic markers, the position of the vehicle is specified based on the relative position of the vehicle estimated by the relative position estimation unit with reference to the position of the vehicle specified at the time of detection of the magnetic marker. Configured
The relative position estimation unit is positioned between the position of the first vehicle specified when the first magnetic marker is detected and the position of the second vehicle specified when the second magnetic marker is detected. Using the deviation, the estimation error of the relative position with respect to the position of the first vehicle is specified, and the estimation error is specified.
A marker system that estimates the relative position of a vehicle with reference to the position of the second vehicle by arithmetic processing that reduces the estimation error of the relative position after passing through the second magnetic marker.
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