JPH09292236A - 車両の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路面に設けられた磁気マーカの磁気を検出し
て車両の位置を精度良く検出する。 【解決手段】 車両の幅方向に複数の磁気センサ１０を
設け、路面に設けられた磁気ネイル１００の磁界のう
ち、水平磁界強度を検出する。水平磁界強度が示す分布
からその強度ゼロ点を算出し、車両中心線とそのゼロ点
との距離を磁気ネイル１００からの車両のずれとする。
水平磁界分布からすれ量を求めるので、予め水平磁界強
度と垂直磁界強度を変数としたずれ量のマップを用いる
必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の位置検出装
置、特に路面に設けられた磁気マーカや磁気ネイル等の
発生する磁界を検出することにより車両の位置を検出す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の走路に磁気マーカ等の
磁界を発生する手段を埋設し、車両に設けられた磁界セ
ンサでこの磁界を検出することにより、車両の磁気ネイ
ル等に対する位置を検出し、これにより走路における車
両の位置を認識する装置が提案されている。

【０００３】例えば、米国特許第５, ３４７, ４５６号
公報には、磁気マーカの発生する磁界の水平方向成分と
垂直方向成分をそれぞれ検出し、予め用意されたマップ
（水平磁界強度と垂直磁界強度を変数としたずれ量マッ
プ）に従って、検出された水平磁界強度及び垂直磁界強
度に対応する車両の位置を検出する技術が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、条件を
厳密にコントロールできる実験室の中などではともか
く、走行状況及び周囲環境が種々変化する現実の走路に
おいては、磁気マーカが発生する磁界強度も場所に応じ
て種々変化し、磁気マーカに対するずれ量が同一であっ
ても水平磁界強度及び垂直磁界強度が変化し得るため、
単一のマップでは精度の良い位置検出は困難で、複数の
マップを予め用意して適宜これらのマップを適当なタイ
ミングで切り替える必要があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、マップを予め用意する必要もな
く、常に精度良く車両の位置を検出することが可能な位
置検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、路面側に設けられた磁気発生手段の
発生する磁界を検出し、この検出結果に基づいて前記磁
気発生手段に対する車両のずれ量を検出する車両の位置
検出装置であって、ずれを検出すべき方向に複数配置さ
れ、前記磁気発生手段の発生する磁界のうち一方向の磁
界成分を検出する磁気検出手段と、検出された磁界成分
の強度分布を算出する演算手段と、算出された強度分布
に基づいて前記ずれ量を検出する検出手段とを有するこ
とを特徴とする。

【０００７】このように、本発明では、従来の水平磁界
成分及び垂直磁界成分を共に検出するのではなく、一方
向の磁界成分の分布からずれ量を検出するものである。
磁界強度が種々変化しても、磁界分布自体は変化せず、
車両のずれ量に応じてシフトするだけなので、複数のマ
ップを用いることなく精度良く位置検出が行える。な
お、一方向とは、水平方向あるいは垂直方向のいずれも
含まれる。

【０００８】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記磁気発生手段の磁気モーメントの向きが垂直方
向である場合には、前記磁界成分は水平方向の磁界成分
であることを特徴とする。

【０００９】磁気発生手段の磁気モーメントを垂直方向
に設定した場合、その水平磁界成分は、強度ゼロ点（つ
まり磁気発生手段の真上）近傍の変化量が大きく、従っ
て内挿法により強度ゼロ点を検出し易い特性がある。そ
こで、水平磁界分布からその強度ゼロ点を検出し、磁気
検出手段の基準点（通常は車両の中心線）からその強度
ゼロ点位置までの距離を磁気発生手段からのずれ量とす
ることで、精度の良い位置検出が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１１】図１には、本実施形態における磁気発生手
段としての磁気ネイル１００及び磁気検出手段としての
磁気センサ１０の配置が示されている。磁気ネイル１０
０は路面にほぼ垂直に埋設され、その磁気モーメントは
ほぼ垂直方向を向いている。従って、磁気ネイル１００
の真上の垂直磁界成分は最大となり、水平磁界成分はゼ
ロとなる。なお、磁極は上がＮ、Ｓいずれでも良く、あ
る地点では上をＮ極とし、別の地点では上をＳ極にして
埋設することもできる。一方、車両のバンパ部には複数
の磁気センサ１０が車幅方向に配置されており、これら
の複数の磁気センサ１０（以下、これを磁気センサアレ
イという）により磁気ネイル１００の水平磁界成分を検
出する。磁気センサアレイ１０の中心は車両の中心線上
に位置し、本実施形態では磁気ネイル１００に対する車
両中心線の横偏位をずれ量として検出することとする。

【００１２】図２には、車幅方向に配置された磁気セン
サアレイ１０と磁気ネイル１００との関係が示されてい
る。磁気センサアレイ１０で検出された水平磁界強度
は、磁気ＥＣＵ（電子制御装置）１２に供給される。磁
気センサアレイ１０のうち、磁気ネイル１００の真上で
は、垂直磁界成分のみ存在するから、この位置の磁気セ
ンサは水平磁界成分ゼロを出力するはずである（なお、
地磁気の影響による誤差補正については後述する）。一
方、磁気ネイル１００の真上より若干左右にシフトした
位置では、水平磁界成分は最大となるので、この位置の
磁界センサからは最も大きな値が出力されてくる。磁気
センサアレイ１０の個々の磁気センサには１〜Ｎの番号
が付されており、これらの磁気センサで検出された磁界
の強度の大小が水平磁界強度の分布（離散的な分布）を
示すことになる。

【００１３】図３には、磁気ネイル１００から発生する
磁界の水平磁界強度と水平方向距離（磁気ネイル位置を
原点とする）との関係が示されている。上述したように
水平磁界は真上（水平距離ゼロ）でゼロとなり、その位
置から左右にずれるに従って急峻に増大して左右の距離
がＬの位置で最大値となり、その後再び減少する特性を
示す。なお、図中ア、イ、ウはそれぞれ磁気モーメント
の大きさがこの順で減少する異なる磁気ネイルの水平磁
界強度分布であり、その絶対値は磁気モーメントに応じ
て変化するものの、分布自体、すなわち、ゼロ点となる
位置や最大となる位置Ｌは変化しない。従って、もし車
両が横偏位なく磁気ネイル１００の真上に位置し、磁気
センサアレイ１０の中心が磁気ネイル１００の真上に位
置している場合には、その磁気ネイルの磁気モーメント
の大きさがどのようなものであろうとも、磁気センサア
レイ１０で検出された水平磁界分布は、図３に示す磁界
分布となり、その強度ゼロ点位置は磁気センサアレイ１
０の中心位置と一致する。一方、車両が磁気ネイル１０
０に対して横方向にずれていると、磁気センサアレイ１
０で検出される磁界分布もそのずれに応じて左右にシフ
トすることになる。従って、磁気センサアレイ１０で検
出された磁界分布からそのゼロ点を算出し、そのゼロ点
となる位置と磁気センサアレイ１０の中心との距離を算
出することにより、車両の磁気ネイル１００に対するず
れ量、すなわち路面上の車両の位置を検出することがで
きる。

【００１４】本実施形態では、以上の原理に従って磁気
ネイル１００に対する車両のずれ量を検出し、このずれ
量を解消するように車両の操舵を自動制御して車両を誘
導する。図４には、本実施形態の全体構成ブロック図が
示されている。磁気センサアレイ１０で検出された水平
磁界強度は、磁気ＥＣＵ１２に供給される。磁気ＥＣＵ
１２はマイクロコンピュータを含んで構成され、上述し
たように水平磁界強度の分布からそのゼロ点を算出し、
そのゼロ点と中心点との距離から車両の横偏位量（ずれ
量）を検出する。検出されたずれ量は、車両の走行を制
御するメインＥＣＵ（電子制御装置）１４に供給され
る。メインＥＣＵ１４は、磁気ＥＣＵ１２からのずれ量
と、操舵角センサ１６からの舵角データ、及び車速セン
サ１８からの車速データに基づいてずれ量を解消するよ
うに次の操舵角を決定し、操舵アクチュエータ２０に供
給して修正操舵を実行する。なお、ずれ量に基づく修正
操舵の決定方法はどのようなものを用いても良く、例え
ば、ずれ量に比例する項とずれ量の時間変化に比例する
項を用いて決定することができる。

【００１５】図５には、本実施形態における磁気ＥＣＵ
１２で実行されるずれ量検出の詳細な処理フローチャー
トが示されている。まず、磁気センサアレイ１０で検出
された磁界強度が極小となる地点をサーチする（Ｓ１０
１，Ｓ１０２）。このサーチは、地磁気の影響によるゼ
ロ点のシフトを補正するためである。すなわち、磁気ネ
イル１００以外の磁界が全く存在しない場合には、上述
したように磁気ネイル１００の真上で水平磁界成分はゼ
ロになるが、現実には地磁気の影響があるので磁気ネイ
ル１００の真上から若干ずれた位置でゼロ点（ゼロ点オ
フセット）になる。そこで、磁気ネイル１００の磁界が
極小となる位置（つまり磁気ネイル１００の埋設地点の
中間）で地磁気を検出し、地磁気の水平成分がゼロとな
る位置までの距離をオフセット量として取得する（Ｓ１
０３）。もちろん、このオフセット量取得は、車両が走
行する前に実行することも可能である。

【００１６】ゼロ点オフセット量を取得した後、磁界強
度を再び測定し（Ｓ１０４）、磁界強度が極大となった
位置をサーチする（Ｓ１０５）。このサーチは、車両が
磁気ネイル１００上を通過したことを検出するためであ
る。車両が磁気ネイル１００上を通過した場合には、上
述したように磁気ＥＣＵ１２は磁気センサアレイ１０か
らの検出信号に基づいて水平磁界分布を算出する（Ｓ１
０６）。そして、Ｓ１０３で取得したゼロ点オフセット
を用いてこの磁界分布のゼロ点を補正して地磁気の影響
を除去し（Ｓ１０７）、磁界分布のゼロ点を内挿により
算出する（Ｓ１０８）。このゼロ点と磁気センサアレイ
１０の中心との距離が車両の横偏位となる。

【００１７】図６及び図７には、以上述べた処理が模式
的に示されている。図６は、磁気センサアレイ１０で検
出した水平磁界強度をプロットしたものである。図にお
いて、横軸は磁気センサアレイ１０の中心から各磁気セ
ンサの位置までの距離を示しており、縦軸は各磁気セン
サで得られた水平磁界強度である。磁気センサは離散的
に配置されているから、得られるデータも離散的なもの
である。図７は、図６に示された離散的な磁界データか
ら連続的な磁界分布をＳ１０６の処理で算出したもので
ある。この算出は、各離散データを単純に直線で結んで
もよく、あるいは任意の近似曲線で結んでもよい。さら
に、理論曲線をあてはめることで連続的な磁界分布とし
てもよい。いずれにしても、本実施形態で重要なのは、
磁界分布においてその強度がゼロとなる点を算出するこ
とにあり、図からも分かるようにゼロクロス近傍は強度
変化が急峻であるので、ゼロ点を精度良く得ることがで
きる。

【００１８】このように、本実施形態では、水平磁界強
度と垂直磁界強度を共に検出してマップから車両位置を
検出するのではなく、水平磁界強度の分布から車両の位
置を検出するので、複数のマップを予め用意することな
く、精度良く車両の位置を検出して車両の操舵量を決定
することができる。

【００１９】なお、磁気センサアレイ１０を構成する磁
気センサが多い程、算出される磁界強度分布の精度も上
がるので、検出される車両位置の精度も向上することは
明らかであるので、重量やコストあるいは外観意匠に大
きな影響を与えない範囲内で多数の磁気センサを短いピ
ッチで設けるのが好適である。

【００２０】また、本実施形態では、水平磁界を検出す
ることにより車両位置を検出する場合を示したが、もち
ろん垂直磁界の強度分布を算出して車両位置を検出する
ことも可能である。この場合、磁気ネイル１００の真上
では垂直磁界成分が最大となることを利用して磁界分布
のピーク位置を検出すればよい。但し、そのピーク位置
を精度良く検出するためには、水平磁界の場合に比較し
てより短いピッチで磁気センサを配置する必要がある。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一方向の磁界強度の分布から車両位置を検出するので、
従来のようにマップを予め用意することなく、任意の走
路で精度良く車両のずれ量、つまり車両の位置を検出す
ることができる。

【００２２】特に、磁気ネイル等の磁気発生手段を路面
にほぼ垂直に設けてその磁気モーメントを垂直方向に設
置した場合には、水平方向の磁界強度分布を用いること
でそのゼロ点を精度良く検出でき、位置検出精度を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の磁気センサ及び磁気ネイ
ルの配置説明図である。

【図２】 同実施形態の磁気センサアレイ説明図であ
る。

【図３】 同実施形態の水平方向距離と水平磁界強度と
の関係を示すグラフ図である。

【図４】 同実施形態の全体構成ブロック図である。

【図５】 同実施形態の磁気ＥＣＵの処理フローチャー
トである。

【図６】 同実施形態の磁気センサで得られた水平磁界
強度を示す図である。

【図７】 図６のデータから磁界分布を算出した説明図
である。

【符号の説明】

１０ 磁気センサ（磁気センサアレイ）、１２ 磁気Ｅ
ＣＵ、１４ メインＥＣＵ、１６ 操舵角センサ、１８
車速センサ、２０ 操舵アクチュエータ、１００ 磁
気ネイル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 路面側に設けられた磁気発生手段の発生
   する磁界を検出し、この検出結果に基づいて前記磁気発
   生手段に対する車両のずれ量を検出する車両の位置検出
   装置であって、 ずれを検出すべき方向に複数配置され、前記磁気発生手
   段の発生する磁界のうち一方向の磁界成分を検出する磁
   気検出手段と、 検出された磁界成分の強度分布を算出する演算手段と、 算出された強度分布に基づいて前記ずれ量を検出する検
   出手段と、 を有することを特徴とする車両の位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記磁気発生手段の磁気モーメントの向
   きが垂直方向である場合には、前記磁界成分は水平方向
   の磁界成分であることを特徴とする請求項１記載の車両
   の位置検出装置。