JPH10160486A

JPH10160486A - 車両の位置検出装置

Info

Publication number: JPH10160486A
Application number: JP31831796A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shimizu; 修清水
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】道路マーカを確実に検出することにより車両の
方位を正確に求める。【解決手段】複数の道路マーカセンサ１３Ａ，１３Ｂ
を、車両の方向と垂直に、かつ２列になるように車両の
前バンパーに取付け、各列のセンサの出力信号に基づき
車両の道路に対する相対方位を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路に道路マーカ
を布設し、この道路マーカを検出することにより道路上
の位置を検出する車両の位置検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】路上と車両との通信又は車両と車両との
通信により、車両の車線位置、走行距離、速度、加速
度、他車両との車間距離等を情報として採り入れ、この
情報に基づいてドライバに警告したり、車両のブレーキ
操作、アクセル操作、ステアリング操作等の指令を発生
し運転装置に伝えたりし、究極的には一定の車間距離を
保ちつつ隊列走行をして渋滞を解消する自動運転システ
ムが知られている。

【０００３】このような自動運転システムにおいては、
車両の走行距離（所定の基準点からの走行距離）、車両
が道路のどの車線を走行しているか、車線を外れていな
いか、あるいは前方車両との車間距離を正確に認識する
ことが重要である。従来では、車載カメラを通して道路
の状態を撮影し画像認識することにより、走行位置や車
間距離を判定する技術は提案されているが（例えば特開
平７−７７４３１号公報参照）、カメラや画像処理装置
が必要になり、判定アルゴリズムが複雑になるため、よ
り簡易に走行位置を認識することのできる装置が望まれ
ていた。

【０００４】また、レーザレーダを車両に搭載して、パ
ルス状のレーザビームを前方に照射し、先行車両のリフ
レクタからの反射光の伝搬時間を計測して車間距離を検
出する技術も実現されているが（青野，真保，早舷「走
行環境認識技術の動向」自動車技術Vol.48, No.9, 第５
４−５９頁, 1994）、前方を走行する車両からの反射の
他に、反対車線を走行する車両、ガードレール、道路側
壁などからも反射があるため、これらの障害物をも前方
車両と認識してしまい、誤った警告を発するという難点
がある。

【０００５】そこで、図７に示すように道路面に道路の
方向に沿って磁気ネイルを埋め込み、車体に設けた磁気
センサによってこの磁気ネイルを検出することにより、
車両の走行距離や車体の横方向の変位を検出するシステ
ムが提案されている（1994年９月13日米国特許第 5,34
7,456号、1992年５月14日ＰＣＴ国際公開ＷＯ 92/08176
号参照）。

【０００６】また、１対の導線を道路に埋め込み、電磁
誘導結合を利用して車両との信号の授受を行うシステム
も提案されている。さらに、極性が交互に変わる磁気テ
ープを道路に貼り付け、磁気テープから生ずる磁界を利
用して車両との信号の授受を行うシステムも提案されて
いる。これらの磁気ネイル、誘導線、磁気テープ等、車
両の走行位置を検出するため道路に設けられた設備を
「道路マーカ」と総称することとする。

【０００７】道路マーカセンサを搭載した車両は、前記
のように道路に埋め込まれた道路マーカを検出すること
によって、車両の道路に対する相対方位を正確に知るこ
とができれば、例えば自動運転システムにおいて、車両
の方位が道路に沿うようにステアリングの自動制御をす
ることができる。また、車両間通信を利用して車両の相
対方位情報のやりとりをすれば、接触防止の自動制御を
することもできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】道路に対する相対方位
を検出する方法として、図８に示すように、例えば車両
の前のバンパーの底部に複数の道路マーカセンサを１列
に取付け、後のバンパーの底部にも複数の道路マーカセ
ンサを１列に取付け、前の道路マーカセンサの磁気検出
座標と、後の道路マーカセンサの磁気検出座標との差に
基づいて演算する方法が考えられる。

【０００９】しかし、この方法では次のような問題があ
る。車両の重量は、ＦＦ車は勿論、ＦＲ車でも前部が後
部より重いため、走行中は軽い後部のほうが大きく上下
振動する。このため、後のバンパーの底部に取り付けた
道路マーカセンサが道路マーカを検出できる確率が減り
（すなわち検出漏れが多くなり）、前記の演算の結果が
出ないことが多い。したがって、サンプル数が十分に得
られず、これが検出される相対方位の誤差の増大に結び
つく。

【００１０】そこで、本発明は、道路マーカを確実に検
出することにより車両の方位を正確に求めることのでき
る車両の方位算出装置を実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の車両の位置検出
装置は、複数の道路マーカセンサを、車両の方向と垂直
に、かつ２列になるように車両の前部に取付け、各列の
センサの出力信号に基づき車両の道路に対する相対方位
を算出する相対方位検出手段を備えるものである。

【００１２】前記の構成によれば、２列の道路マーカセ
ンサを、いずれも車両の前部に取り付けたことが特徴と
なる。これにより、１列を前部に１列を後部に取り付け
る場合と比較して道路マーカの検出漏れが少なくなり、
相対方位の算出誤差を減らすことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、車線の
真中に磁気テープを３列設けた道路を低空から見た図で
ある。図２は、道路に貼られた磁気テープの斜視図を示
す。磁気テープは車線幅３．５ｍに３本貼られ、磁気テ
ープ同士の間隔は約５０ｃｍである。磁気テープは、強
磁性体粉末を充填した厚さ１ｃｍ、幅２０ｃｍ程度のゴ
ム製のテープであり、Ｎ極とＳ極とが、所定ピッチａ
（例えば３０ｃｍ）を周期として配列されている（以
下、Ｎ極を１、Ｓ極を−１で表すことがある）。

【００１４】磁気テープは、１車線あたり３列貼りつけ
られているので、一番右の列を構成する符号を下位の桁
とみなし、真中の列を構成する符号を中位の桁とみな
し、一番左の列を構成する符号を上位の桁とみなして、
上中下の各桁の符号により符号の組合せ（以下「コー
ド」という）が構成される。例えば、走行方向に沿っ
て、(1,1,1),(1,1,-1),(1,-1,1),‥‥というコードが作
られる。

【００１５】前記ピッチａの値や、このコードの意味内
容は、予め道路側と車載装置の側で取り決められてい
る。コードの意味内容として、道路上の絶対位置情報、
道路の形状情報、交通規制情報がある。より具体的にい
えば、道路の形状情報として、この先にカーブがあれば
その曲がる方向と曲率半径、坂があればアップダウンの
区別と勾配等があげられる。交通規制情報として、交差
点の特定、車線数の減少、規制速度の変更等の情報があ
げられる。

【００１６】図３は、車載装置を示すブロック図であ
る。車載装置は、走行距離検出部１１と、走行方向検出
部１２と、両検出部１１，１２から出力される走行距離
検出信号、走行方向検出信号に基づいて自律航法により
推定位置を算出する位置推定部１６と、道路に埋め込ま
れた磁気テープの磁界を検出するための磁界検出部１３
Ａ，１３Ｂと、道路に沿って埋め込まれた磁気テープの
磁界を、磁界検出部１３Ａ，１３Ｂのいずれの磁気抵抗
素子が検出したのかを特定する検出素子特定部１４Ａ，
１４Ｂ及び波形整形部１５Ａ，１５Ｂと、相対方位検出
部１８と、磁気テープのコードを解読し、これにより道
路上の絶対位置を示す絶対位置信号を出力するコード解
読部１９と、位置推定部１６で検出された推定位置を前
記絶対位置信号でリセットする位置決定部１７と、マイ
クロ波又はミリ波により検出された車両の絶対位置信号
を他の車両に送信し、他の車両からの絶対位置信号を受
信する送受信部２０とを備えている。

【００１７】さらに詳細に説明すると、前記走行距離検
出部１１として、例えば車輪速センサが使用可能であ
る。この車輪速センサは、車輪の回転を検出する磁気セ
ンサを有し、磁気センサからの出力正弦波信号の波数を
カウンタによりカウントすることにより車輪の回転数を
得、カウンタから出力されるカウントデータに対して、
乗算器により車輪の外周を示す所定の定数を乗算するこ
とにより検出周期Δｔ（周期番号をｎで表す。）当りの
走行距離を検出するものである。なお、それ以外に、ド
ップラシフト等に基いて車両の走行速度を検出し、積分
することにより走行距離を検出する構成の車速センサ
等、従来公知の構成のものも使用可能である。

【００１８】前記走行方向検出部１２には、例えば、単
位時間当りの回転角度データを出力するジャイロが使用
可能である。このジャイロの例として、振動ジャイロ、
光ファイバジャイロ、差動型車輪速センサがあげられ
る。また、地磁気の水平分力を検出する地磁気センサを
使用することもでき、地磁気センサと前記ジャイロとの
組合せを採用することも可能である。

【００１９】前記磁界検出部１３Ａ，１３Ｂは、図４に
示すように、磁気抵抗素子１を細長いゴム状の永久磁石
３の上に複数個並べ、それぞれから出力電圧を取り出す
回路構成としている。磁気抵抗素子１は、磁界を加える
ことによって電気抵抗が変化する素子であり、ＩｎＳ
ｂ，ＧａＡｓ，ＩｎＡｓ等の半導体材料がよく用いられ
る。本実施の形態では、基板の上に真空蒸着法によりＩ
ｎＳｂ薄膜を形成した素子を用いるが（例えばトヨコム
東洋通信機株式会社製の「磁気抵抗素子ＴＭＳ−Ｄシリ
ーズ」が使用可能である）、これ以外に、バルク（単結
晶）型の磁気抵抗素子を使用してもよい。

【００２０】前記磁界検出部１３Ａ，１３Ｂは、図５に
示すように、前のバンパーの底部に、車両の方向と垂直
に、かつ２列になるように取り付けられている。検出素
子特定部１４Ａ，１４Ｂは、道路に沿って埋め込まれた
磁気テープの磁界を、磁界検出部１３Ａ，１３Ｂのいず
れの磁気抵抗素子が検出したのかを特定する。この特定
は、磁気抵抗素子を順に走査し、閾値以上の出力電圧が
検出された時点でその磁気抵抗素子を特定することによ
り行う。連続する複数の素子が特定された場合は、中央
の素子１個に限定する。

【００２１】磁気テープの列数と同数の磁気抵抗素子が
特定されれば、出力電圧の符号（±）を決定する。コー
ド解読部１９は、この出力電圧の符号により、磁気テー
プのコードを読み取ることができる。そして、読み取っ
たコードに含まれる道路上の絶対位置情報と、ピッチａ
とに基づいて、道路上の絶対位置０，１ａ，２ａ，３
ａ，‥‥を算出する。

【００２２】位置推定部１６は、走行距離検出部１１か
ら出力される距離データΔＤ_nを取り込み、相対方位検
出部１８（相対方位信号が得られないときは走行方向検
出部１２）により検出される走行方向を考慮して、前回
の推定位置データＤ_n-1に対して前記成分ΔＤ_nを加算
することにより、現在の推定位置Ｄ_nを検出する。な
お、推定位置の初期位置Ｄ₀を決める必要があるが、こ
の初期位置Ｄ₀は、コード解読部１９から絶対位置信号
を受け入れた時点ごとに、その絶対位置信号が示す座標
ｍａ（ｍは０，１，２，３，‥‥のいずれか）を初期位
置Ｄ₀としてそれを採用すればよい。

【００２３】もし、磁気抵抗素子の取付け長さを超えて
車線を逸脱すれば、磁気テープの列数に応じた数の磁界
の検出ができなくなるが、この場合は、位置推定部１６
から出力される車両の推定位置Ｄ_nのみに基づいて位置
検出を続けることになる。相対方位検出部１８は、ほぼ
同時に磁界を検出した磁界検出部１３Ａ，１３Ｂの磁気
抵抗素子の位置座標ｘ_A，ｘ_B（図６参照）に基づい
て、車両の方向と磁気テープの貼られている方向（つま
り道路の方向）との相対方位θを算出する。算出式は、 θ＝tan ^-1｛（ｘ_A−ｘ_B）／Ｄ｝である（Ｄは磁界検出部１３Ａと１３Ｂの設置間隔）。

【００２４】本実施形態では、磁気テープが３列貼られ
ているので、前記相対方位θを３個得ることができる。
この場合は、３つのθの平均をとる。ここで、相対方位
θの算出精度を評価する。相対方位θの算出精度は、設
置間隔Ｄが大きいほどよくなるが、磁界検出部１３Ａ，
１３Ｂは、図５に示すように、前のバンパーの底部に取
付けられているので、設置間隔Ｄの上限は定まってしま
う。したがって、精度向上のためには磁気抵抗素子をで
きるだけ密に設ける必要がある。

【００２５】例えば、Ｄ＝２０ｃｍとし、相対方位θが
２°の場合まで検出しようとすれば、磁気抵抗素子を７
ｍｍ間隔で設置する必要がある。算出された相対方位θ
は、位置推定部１６に供給され、自律航法により推定位
置を算出するのに使用される。送受信部２０は、検出さ
れた車両の推定位置Ｄ_nに相当する信号を他の車両に送
信し、他の車両からの推定位置を示す信号を受信する。
このとき、走行中の車線、車両のコード番号、速度、加
速度などの情報もやりとりする。そして、互いの車間距
離を計算し、常に一定の間隔で走行できるように、自車
の自動ブレーキ操作、自動アクセル操作などの自動運転
を行う。

【００２６】以上図面を参照しながら、本発明の実施形
態を説明したが、本発明の実施形態は前記のものに限ら
れるものではない。前記の実施形態では、道路マーカと
して道路に貼られた磁気テープを利用したが、磁気テー
プではなく、磁気ネイル（磁化された釘）を埋め込んで
もよい。また、道路に発光素子を埋め込み、車両でその
発光色を識別するようにしてもよく、道路に反射板を埋
め込み、車両でその反射色を識別するようにしてもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の車両の位置
検出装置によれば、複数の道路マーカセンサを、車両の
方向と垂直に、かつ２列になるように車両の前部に取付
け、各列のセンサの出力信号に基づき車両の道路に対す
る相対方位を算出する相対方位検出手段を備えるので、
１列を前部に１列を後部に取り付ける場合と比較して道
路マーカの検出漏れが少なくなり、相対方位の算出誤差
を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】道路マーカとして、高速道路の車線の真中に磁
気テープを３列設けた道路を低空から見た図である。

【図２】道路に貼られた磁気テープの斜視図である。

【図３】車載装置の構成を示すブロック図である。

【図４】磁気抵抗素子を細長いゴム状の永久磁石の上に
複数個並べ、それぞれから出力電圧を取り出す回路構成
を示す図である。

【図５】前のバンパーの底部に、車両の方向と垂直に、
かつ２列になるように取り付けられた磁界検出部を示す
図である。

【図６】車両の道路に対する相対方位を算出する原理を
解説する図である。

【図７】高速道路の車線の真中に磁気ネイルを１列埋め
込んだ状態を低空から見た図である。

【図８】車両の前のバンパーの底部に複数の道路マーカ
センサを１列に取付け、後のバンパーの底部にも複数の
道路マーカセンサを１列に取付け、道路を斜めに走行す
る状態を示す図である。

【符号の説明】

１磁気抵抗素子２抵抗素子３永久磁石１１走行距離検出部１２走行方向検出部１３Ａ，１３Ｂ磁界検出部１４Ａ，１４Ｂ検出素子特定部１６位置推定部１７位置決定部１８相対方位検出部１９コード解読部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路の方向に道路マーカを布設し、この道
路マーカをセンサで検出することにより、車両の位置を
検出する車両の位置検出装置であって、道路マーカを検出する複数の道路マーカセンサを、車両
の方向と垂直に、かつ２列になるように車両の前部に取
付け、各列の道路マーカセンサの出力信号に基づき車両の道路
に対する相対方位を算出する相対方位検出手段を備える
ことを特徴とする車両の位置検出装置。