NL1008587C2 - Determining the lateral position of a bus in relation to a road - Google Patents
Determining the lateral position of a bus in relation to a road Download PDFInfo
- Publication number
- NL1008587C2 NL1008587C2 NL1008587A NL1008587A NL1008587C2 NL 1008587 C2 NL1008587 C2 NL 1008587C2 NL 1008587 A NL1008587 A NL 1008587A NL 1008587 A NL1008587 A NL 1008587A NL 1008587 C2 NL1008587 C2 NL 1008587C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- magnetic field
- vehicle
- longitudinal
- measuring
- marking
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000828 alnico Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
- B62D1/24—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted
- B62D1/28—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted non-mechanical, e.g. following a line or other known markers
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0259—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
- G05D1/0261—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means using magnetic plots
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Korte aanduiding: Werkwijze en stelsel voor het bepalen van de laterale positie van een voertuig langs een magnetisch gemar keerde route.Short designation: Method and system for determining the lateral position of a vehicle along a magnetically marked route.
5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en stelsel voor het bepalen van de laterale positie van een voertuig ten opzichte van een in longitudinale richting magnetisch gemarkeerde route op een weg, waarbij het voertuig is voorzien van sensormiddelen voor het meten van componenten van het markeringsmagneetveld.The invention relates to a method and system for determining the lateral position of a vehicle relative to a longitudinally magnetically marked route on a road, the vehicle being provided with sensor means for measuring components of the marking magnetic field.
10 Voor in ontwikkeling zijnde omvangrijke voertuigen, zoals bijvoorbeeld een dubbelgelede bus met een lengte van 25 m en meervoudige, afzonderlijk stuurbare assen, is het noodzakelijk dat deze niet meer dan een bepaalde afstand, bijvoorbeeld 10 cm, afwijkt van het midden van een rijbaan bij een snelheid tot bijvoorbeeld 80 km/h. Verder 15 dient de bus binnen een laterale afstand van minder dan bijvoorbeeld 4 cm te stoppen vanaf de rand van een bushalte, zodat de passagiers gemakkelijk kunnen in- en uitstappen.10 For bulky vehicles under development, such as a double articulated bus with a length of 25 m and multiple, separately steerable axles, it is necessary that it does not deviate more than a certain distance, for example 10 cm, from the center of a roadway at a speed of up to 80 km / h, for example. Furthermore, the bus should stop within a lateral distance of less than, for example, 4 cm from the edge of a bus stop, so that passengers can get on and off easily.
Voor een chauffeur is het vrijwel onmogelijk om een dergelijk voertuig zodanig te besturen, dat aan deze eisen tegemoet wordt 20 gekomen. Bijgevolg is een besturingssysteem noodzakelijk, waarmee het voertuig automatisch kan worden geleid.It is virtually impossible for a driver to drive such a vehicle in such a way that these requirements are met. Accordingly, a control system is necessary, with which the vehicle can be guided automatically.
Een essentieel onderdeel van een dergelijk besturingssysteem is een stelsel voor het meten van de laterale afwijking van het voertuig ten opzichte van bijvoorbeeld het midden van de weg.An essential part of such a control system is a system for measuring the lateral deviation of the vehicle from, for example, the center of the road.
25 In de praktijk zijn verschillende werkwijzen en stelsels voor het meten van de laterale afwijking bekend, waarbij gebruik wordt gemaakt van in of langs de weg aangebrachte markeringsmagneten. Hierbij treedt onder andere het probleem op dat het, met de sensormiddelen in het voertuig gedetecteerde magnetische veld afhankel i jk is van de detectiehoog-30 te, dat wil zeggen de hoogte van de sensormiddelen in het voertuig boven het magneetveld in de weg.Various methods and systems for measuring the lateral deviation are known in practice, using marking magnets mounted in or along the road. The problem then arises, inter alia, that the magnetic field detected with the sensor means in the vehicle depends on the detection height, that is to say the height of the sensor means in the vehicle above the magnetic field in the road.
Omdat deze hoogte kan variëren, onder andere afhankelijk van het gewicht van het voertuig, dat wil zeggen de belading hiervan en oneffenheden zoals kuilen en hobbels in de weg, dienen de gemeten signalen 35 geschikt te worden verwerkt.Since this height can vary depending, inter alia, on the weight of the vehicle, that is to say its loading and unevennesses such as potholes and bumps in the road, the measured signals must be processed appropriately.
1 00 8587 21 00 8587 2
Bij de meeste, in de praktijk bekende werkwijzen en stelsels waarbij de weg door permanente magneten wordt gemarkeerd, wordt de laterale afwijking bepaald uit het meten van de laterale en verticale componenten van het magneetveld. Door het combineren van deze componenten 5 in een opzoektabel wordt de afhankelijkheid van de detectiehoogte (de verticale afstand tussen de magneet en de sensor) geëlimineerd.In most methods and systems known in practice where the path is marked by permanent magnets, the lateral deviation is determined by measuring the lateral and vertical components of the magnetic field. By combining these components 5 in a look-up table, the dependence on the detection height (the vertical distance between the magnet and the sensor) is eliminated.
Een nadeel van deze werkwijze is de noodzaak voor een ingewikkelde zoektabel, waarbij voor een gewenste nauwkeurigheid interpolatie tussen de grootheden van de tabel noodzakelijk is. Voorts 10 is de maximale detectie-afstand beperkt tot ongeveer ± 25 cm en is de werkwijze gevoelig voor veranderingen in de veldsterkte van de magneten. De opzoektabel fungeert in feite voor het lineariseren van niet-lineaire vergelijkingen tussen de magneetveldcomponenten en de te bepalen laterale verplaatsing van het voertuig.A drawback of this method is the need for a complex search table, which requires interpolation between the table's variables for desired accuracy. Furthermore, the maximum detection distance is limited to about ± 25 cm and the method is sensitive to changes in the field strength of the magnets. The look-up table actually functions to linearize non-linear equations between the magnetic field components and the lateral displacement of the vehicle to be determined.
15 Door gebruik te maken van twee 3-assïge sensoren, dat wil zeggen sensoren die de longitudinale, laterale en verticale componenten van een magneetveld kunnen meten, worden de gevoel igheid voor veranderingen ~ in de magnetische veldsterkte alsmede de noodzaak voor het gebruik van een opzoektabel geëlimineerd. Een nadeel van deze werkwijze is echter dat 20 ten minste twee 3-assige sensoren vereist zijn, hetgeen de kosten van het systeem in ongunstige zin beïnvloedt.By using two 3-axis sensors, ie sensors that can measure the longitudinal, lateral and vertical components of a magnetic field, the sensitivity to changes in the magnetic field strength as well as the need to use a look-up table eliminated. However, a drawback of this method is that at least two 3-axis sensors are required, which adversely affects the cost of the system.
Aan de uitvinding ligt derhalve de opgave ten grondslag een werkwijze en stelsel voor het bepalen van de laterale positie van een voertuig langs een in longitudinale richting magnetisch gemarkeerde route 25 op een weg aan te geven, waarbij gebruik kan worden gemaakt van (goedkope) 2-assige magneetveldsensoren, zonder de noodzaak voor opzoektabellen en waarmee tevens het meetbereik kan worden vergroot.The object of the invention is therefore to indicate a method and system for determining the lateral position of a vehicle along a route 25 magnetically marked in a longitudinal direction on a road, whereby use can be made of (inexpensive) 2- axis magnetic field sensors, without the need for look-up tables and with which the measuring range can also be extended.
De door de uitvinding verschafte werkwijze wordt gekenmerkt door de stappen van: 30 a) het verschaffen van een, met zijn symmetrie-as in ij hoofdzaak loodrecht op de weg gerangschikt rotatiesymmetrisch markerings- | magneetveld, b) het met de sensormiddelen meten en hieruit bepalen ; van longitudinale en laterale componenten van het markeringsmagneetveld, 35 c) het bepalen van de longitudinale afstand van het meetpunt ten opzichte van een referentiepunt, en 1008587 3 d) het bepalen van de laterale positie van het voertuig uit de verhouding van de betreffende longitudinale en laterale componenten van het markeringsmagneetveld en de longitudinale afstand.The method provided by the invention is characterized by the steps of: a) providing a rotationally symmetrical marking which is arranged substantially perpendicular to the road with its axis of symmetry | magnetic field, b) measuring and determining from the sensor means; of longitudinal and lateral components of the marking magnetic field, 35 c) determining the longitudinal distance of the measuring point from a reference point, and 1008587 3 d) determining the lateral position of the vehicle from the ratio of the respective longitudinal and lateral components of the marking magnetic field and the longitudinal distance.
In de werkwijze volgens de uitvinding wordt onafhanke-5 lijkheid van de detectiehoogte verkregen door de laterale afstand van het voertuig te bepalen uit de verhouding van de longitudinale en laterale componenten van het markeringsmagneetveld en de longitudinale afstand van het meetpunt ten opzichte van een referentiepunt. Hierbij wordt gebruikgemaakt van een rotatiesymmetrisch magneetveld dat met zijn 10 symmetrie-as in wezen loodrecht op het vlak van de weg is gericht. In de werkwijze volgens de uitvinding kan bijgevolg worden volstaan met 2-assige magneetveldsensoren.In the method according to the invention, independence of the detection height is obtained by determining the lateral distance of the vehicle from the ratio of the longitudinal and lateral components of the marking magnetic field and the longitudinal distance from the measuring point to a reference point. Use is made here of a rotationally symmetrical magnetic field which, with its axis of symmetry, is oriented essentially perpendicular to the plane of the road. In the method according to the invention, therefore, 2-axis magnetic field sensors suffice.
Veroudering van magneten heeft geen invloed op de nauwkeurigheid van de meting, omdat de laterale afstand wordt bepaald uit 15 de verhouding van de veldcomponenten. Hierdoor hoeft ook geen gebruik te worden gemaakt van een veldsterkte-afhankelijke opzoektabel, met het daarmee gepaard gaande nadeel van interpolatie tussen waarden van de tabel.Aging of magnets does not affect the accuracy of the measurement, because the lateral distance is determined from the ratio of the field components. This also eliminates the need to use a field strength dependent lookup table, with the associated drawback of interpolation between values of the table.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het referentiepunt in stap c) bepaald uit het met de 20 sensormiddelen detecteren van een nuldoorgang in een component van het markeringsmagneetveld, waarbij stap b) wordt uitgevoerd op een tijdstip na het detecteren van de nuldoorgang en waarbij de longitudinale afstand van het meetpunt tot het referentiepunt in stap c) wordt bepaald uit de door het voertuig afgelegde weg in het tijdsinterval tussen het meten van 25 de componenten van het markeringsmagneetveld in stap b) en de detectie van de nuldoorgang aan de hand van een meting van het betreffende tijdsinterval en de longitudinale snelheid en versnelling van het voertuig.In an embodiment of the method according to the invention, the reference point in step c) is determined from detecting a zero-crossing in a component of the marking magnetic field with the sensor means, wherein step b) is carried out at a time after detecting the zero-crossing and the longitudinal distance from the measuring point to the reference point in step c) being determined from the road traveled by the vehicle in the time interval between measuring the components of the marking magnetic field in step b) and detecting the zero crossing using a measurement of the relevant time interval and the longitudinal speed and acceleration of the vehicle.
Doordat in deze uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding gebruik kan worden gemaakt van het detecteren van een 30 nuldoorgang in een component van het magneetveld, is ook de bepaling van het referentiepunt onafhankelijk van de magnetische veldsterkte. Voor het meten van de longitudinale snelheid en versnelling van het voertuig kunnen o.a. op zichzelf bekende en in moderne voertuigen reeds aanwezige snelheids- en versnel 1ingsopnemers worden toegepast. De nauwkeurigheid 35 van de bepaling van de laterale afstand hangt in deze uitvoeringvorm van de uitvinding grotendeels af van de nauwkeurigheid waarmee de afgelegde 1 00 8587 4 longitudinale afstand kan worden bepaald in het tijdsinterval tussen het detecteren van de nuldoorgang c.q. het referentiepunt en het met de sensormiddelen meten van het magnetische veld voor het hieruit bepalen van de componenten van het magneetveld.Since in this embodiment of the method according to the invention use can be made of detecting a zero crossing in a component of the magnetic field, the determination of the reference point is also independent of the magnetic field strength. Speed and acceleration sensors known per se and already present in modern vehicles can be used for measuring the longitudinal speed and acceleration of the vehicle. The accuracy of the determination of the lateral distance in this embodiment of the invention largely depends on the accuracy with which the longitudinal distance traveled can be determined in the time interval between the detection of the zero crossing or the reference point and the sensor means measure the magnetic field for determining the components of the magnetic field therefrom.
5 De laterale positie van het voertuig kan desgewenst continu c.q. quasi-continu worden bepaald, totdat de signalen verdrinken in ruis.The lateral position of the vehicle can, if desired, be determined continuously or quasi-continuously, until the signals drown in noise.
In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het referentiepunt in stap c) bepaald uit het met de 10 sensormiddelen op een eerste meetpunt van het voertuig detecteren van een nuldoorgang in een component van het markeringsmagneetveld, waarbij stap b) gesynchroniseerd met het detecteren van de nuldoorgang wordt uitgevoerd op een in longitudinale richting ten opzichte van het eerste meetpunt op : het voertuig verschoven gelegen tweede meetpunt, en waarbij de longitudina ls le afstand in stap c) wordt bepaald uit de longitudinale afstand tussen de eerste en tweede meetpunten op het voertuig.In a further embodiment of the method according to the invention, the reference point in step c) is determined from detecting a zero crossing in a component of the marking magnetic field with the sensor means at a first measuring point of the vehicle, wherein step b) is synchronized with the detection of the zero crossing is performed at a longitudinal direction relative to the first measuring point on: the vehicle offset second measuring point, and wherein the longitudinal distance in step c) is determined from the longitudinal distance between the first and second measuring points on the vehicle. vehicle.
Door te meten op twee, in langsrichting van het voertuig verschoven gelegen meetposities, waarbij de longitudinale afstand tussen de meetposities bekend is, kan de laterale afwijking worden bepaald zonder 20 gebruik te hoeven maken van snelheids- en versnel 1ingsopnemers. Ook hier geldt dat de werkwijze ongevoelig is voor veranderingen in de detectie-hoogte en de sterkte van het markeringsmagneetveld.By measuring at two measuring positions displaced in the longitudinal direction of the vehicle, whereby the longitudinal distance between the measuring positions is known, the lateral deviation can be determined without the use of speed and acceleration sensors. Here too, the method is insensitive to changes in the detection height and the strength of the marking magnetic field.
Door het overeenkomstig een nog weer verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding zowel op het eerste 25 als het tweede meetpunt afwisselend detecteren van een nuldoorgang en het bepalen van de magneetveldcomponenten, kan de laterale afwijking van het voertuig twee keer per magneetveld worden berekend.By alternately detecting a zero crossing at both the first and the second measuring point according to a still further embodiment of the method according to the invention, and the determination of the magnetic field components, the lateral deviation of the vehicle can be calculated twice per magnetic field.
In het voorgaande is aangenomen dat de longitudinale en laterale meetassen van de sensormiddelen samenvallen met de longitudina-30 le en laterale componenten van het markeringsmagneetveld of vaste dan wel bekende hoeken hiermee maken. Zodanig, dat de longitudinale en laterale componenten van het markeringsmagneetveld eenvoudig uit de, door de sensormiddelen gemeten componenten kunnen worden bepaald. Aangetoond kan echter worden dat het meetresultaat afhankelijk is van scheefstand tussen 35 de detectie-assen van de sensormiddelen en de magneetveldcomponenten van ] het markeringsmagneetveld.In the foregoing, it has been assumed that the longitudinal and lateral measuring axes of the sensor means coincide with the longitudinal and lateral components of the marking magnetic field or make fixed or known angles therewith. Such that the longitudinal and lateral components of the marking magnetic field can be easily determined from the components measured by the sensor means. It can be shown, however, that the measurement result depends on skew between the detection axes of the sensor means and the magnetic field components of the marking magnetic field.
1008587 51008587 5
Teneinde voor scheefstand te compenseren, wordt een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat het referentiepunt in stap c) wordt bepaald uit het detecteren van een nuldoorgang in het verschil tussen een synchroon op 5 eerste en tweede in longitudinale richting verschoven gelegen meetpunten op het voertuig door meting bepaalde component van het markeringsmag-neetveld, waarbij stap b) gesynchroniseerd met het detecteren van de nuldoorgang wordt uitgevoerd op de eerste en tweede in longitudinale richting verschoven gelegen meetpunten op het voertuig, waarbij de 10 longitudinale afstand in stap c) wordt bepaald uit de longitudinale afstand tussen de eerste en tweede meetpunten op het voertuig en waarbij in stap d) de laterale positie van het voertuig wordt bepaald uit de verhouding van de som van de laterale componenten en het verschil van de longitudinale componenten van het markeringsmagneetveld op de eerste en tweede meetpunten 15 op het voertuig en de halve longitudinale afstand tussen de eerste en tweede meetpunten op het voertuig.In order to compensate for skew, a preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the reference point in step c) is determined from detecting a zero crossing in the difference between measuring points shifted in longitudinal direction synchronously with first and second on the vehicle measurement-determined component of the marking magnetic field, wherein step b) synchronized with the detection of the zero crossing is performed at the first and second measuring points offset in the longitudinal direction on the vehicle, the longitudinal distance in step c) is determined from the longitudinal distance between the first and second measurement points on the vehicle and in step d) the lateral position of the vehicle is determined from the ratio of the sum of the lateral components and the difference of the longitudinal components of the marking magnetic field at the first and second measuring points 15 on the v vehicle and the semi-longitudinal distance between the first and second measuring points on the vehicle.
Met het op deze wijze volgens de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding bepalen van de laterale verplaatsing van het voertuig, kan een onbekende scheefstand in longitudinale richting volledig 20 worden gecompenseerd, welke scheefstand reeds bij kleine afwijkingshoeken kan leiden tot bijvoorbeeld voor de, in de aanhef genoemde toepassing onacceptabele fouten. Scheefstand in de laterale richting heeft nagenoeg geen of een te verwaarlozen invloed op het meetresultaat, zodat een afzonderlijke correctie hiervoor vooralsnog niet noodzakelijk is.By determining the lateral displacement of the vehicle in this way according to the preferred embodiment of the invention, an unknown obliquity in the longitudinal direction can be fully compensated, which obliquity can already lead, for instance for the application mentioned in the preamble, at small deviation angles. unacceptable mistakes. Skew in the lateral direction has virtually no or negligible influence on the measurement result, so that a separate correction is not necessary for the time being.
25 Voor het doel van de uitvinding kan de nuldoorgang in een willekeurige component van het markeringsmagneetveld worden bepaald. Bij gebruik van 2-assige sensormiddelen wordt echter bij voorkeur de nuldoorgang in de longitudinale component en/of de nuldoorgang in de laterale component van het markeringsmagneetveld gedetecteerd.For the purpose of the invention, the zero crossing can be determined in any component of the marker magnetic field. However, when using 2-axis sensor means, the zero crossing in the longitudinal component and / or the zero crossing in the lateral component of the marker magnetic field is preferably detected.
30 De uitvinding heeft tevens betrekking op een stelsel voor het bepalen van de laterale positie van een voertuig ten opzichte van een in longitudinale richting magnetisch gemarkeerde route op een weg, waarbij het voertuig is voorzien van sensormiddelen voor het meten van magneetveldcomponenten, met het kenmerk, dat de sensormiddelen zijn 35 ingericht voor het meten en hieruit bepalen van het magnetisch veld in laterale en longitudinale richting ten opzichte van de route, waarbij de 1 00 8587 6 magnetische markering wordt gevormd door in of langs de weg aangebrachte rotatiesymmetrische magneetveldmiddelen waarvan de symmetrie-as in hoofdzaak loodrecht op de weg is gerangschikt, verder omvattende middelen voor het bepalen van de longitudinale afstand van het meetpunt ten opzichte 5 van een referentiepunt en verwerkingsmiddelen, voor het bepalen van de laterale positie van het voertuig uit de verhouding van de gemeten longitudinale en laterale componenten van het markeringsmagneetveld en de betreffende longitudinale afstand.The invention also relates to a system for determining the lateral position of a vehicle relative to a longitudinally magnetically marked route on a road, wherein the vehicle is provided with sensor means for measuring magnetic field components, characterized in that that the sensor means are adapted to measure and determine therefrom the magnetic field in lateral and longitudinal direction with respect to the route, the magnetic marking being formed by rotationally symmetrical magnetic field means of which the symmetry is arranged in or along the road axle is arranged substantially perpendicular to the road, further comprising means for determining the longitudinal distance of the measuring point from a reference point and processing means for determining the lateral position of the vehicle from the ratio of the measured longitudinal and lateral components of the marking magnetic field and the relevant longitudinal distance.
De sensormiddelen kunnen van elk op zichzelf bekend 10 type zijn, geschikt voor het langs twee orthogonale assen meten van magneetveldcomponenten, zoals bij deskundigen bekend. De verwerkingsmiddelen zijn bij voorkeur processorgestuurd, met een besturingsprogramma voor het geschikt doen functioneren van het stelsel overeenkomstig de werkwijze volgens de uitvinding.The sensor means may be of any type known per se, suitable for measuring magnetic field components along two orthogonal axes, as known to those skilled in the art. The processing means are preferably processor-controlled, with a control program for the proper functioning of the system according to the method according to the invention.
15 In een uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding zijn de sensormiddelen gekoppeld of ingericht voor het detecteren van nuldoorgangen in een component van het markeringsmagneetveld en omvatten de middelen voor het bepalen van de longitudinale afstand met het voertuig gekoppelde snelheids- en versnel 1 ingsopnemers, voor het meten 20 van de longitudinale snelheid en versnelling van het voertuig, waarbij de verwerkingsmiddelen zijn ingericht voor het meten van het tijdsinterval tussen het detecteren van een nuldoorgang en het meten van de magneetveldcomponenten voor het aan de hand van de gemeten snelheid en versnelling bepalen van de longitudinale afstand.In an embodiment of the system according to the invention, the sensor means are coupled or adapted to detect zero crossings in a component of the marking magnetic field and the means for determining the longitudinal distance coupled to the vehicle and speed sensors, for measuring the longitudinal speed and acceleration of the vehicle, the processing means being adapted to measure the time interval between detecting a zero crossing and measuring the magnetic field components for determining the speed based on the measured speed and acceleration. longitudinal distance.
25 In deze uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding kunnen de sensormiddelen ofwel direct zijn ingericht voor het detecteren van een nuldoorgang in een component van het magneetveld of kan deze detectie worden uitgevoerd met behulp van de verwerkingsmiddelen waarop de sensormiddelen zijn aangesloten. Ook de tijdmeting kan door de 30 verwerkingsmiddelen worden uitgevoerd. De snelheid- en versnel 1 ingsopnemers kunnen van elk bekend type zijn, waarbij met voordeel gebruik kan worden gemaakt van reeds in een voertuig gemonteerde opnemers.In this embodiment of the system according to the invention, the sensor means can either be arranged directly for detecting a zero crossing in a component of the magnetic field or this detection can be carried out with the aid of the processing means to which the sensor means are connected. The time measurement can also be performed by the processing means. The speed and acceleration sensors can be of any known type, advantageously using sensors already mounted in a vehicle.
Een verdere uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de middelen voor het bepalen van de 35 longitudinale afstand van het meetpunt ten opzichte van een referentiepunt verdere sensormiddelen omvatten die zijn gekoppeld of ingericht voor het 1 00 8587 7 detecteren van nuldoorgangen in een component van het markeringsmagneetveld en die in longitudinale richting op het voertuig verschoven zijn gelegen ten opzichte van de sensormiddelen voor het bepalen van de laterale en longitudinale componenten van het markeringsmagneetveld, waarbij de 5 verwerkingsmiddelen zijn ingericht voor het gesynchroniseerd met het detecteren van een nuldoorgang door de sensormiddelen meten en hieruit bepalen van de laterale en longitudinale componenten van het markeringsmagneetveld.A further embodiment of the system according to the invention is characterized in that the means for determining the longitudinal distance of the measuring point relative to a reference point comprise further sensor means which are coupled or adapted to detect zero crossings in a component of the marking magnetic field and which are longitudinally displaced on the vehicle relative to the sensor means for determining the lateral and longitudinal components of the marking magnetic field, the processing means being arranged to be synchronized with detecting a zero crossing measure and determine the sensor means of the lateral and longitudinal components of the marker magnetic field.
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van twee op een vaste 10 positie in langsrichting van het voertuig gemonteerde sensoren, elk gekoppeld met de verwerkingsmiddelen. Bij soortgelijke sensoren kan dan per magneetveld twee keer de laterale verplaatsing aan het voertuig worden bepaald uit het afwisselend met de ene en de andere sensor meten van respectievelijk een nuldoorgang en de longitudinale en laterale 15 magneetveldcomponenten.Preferably use is made of two sensors mounted at a fixed position in the longitudinal direction of the vehicle, each coupled to the processing means. With similar sensors, the lateral displacement on the vehicle per magnetic field can then be determined from measuring a zero-crossing and the longitudinal and lateral magnetic field components, respectively, alternately with one sensor and the other.
Een voorkeursuitvoeringsvorm van een stelsel volgens de uitvinding, waarmee een onbekende scheefstand tussen de oriëntatie van het magneetveld en de aftastassen van de sensoren in longitudinale richting kan worden gecompenseerd heeft het kenmerk, dat de sensormiddelen eerste 20 en tweede in longitudinale richting op het voertuig verschoven gelegen magneetveldsensoren omvatten, waarbij de middelen voor het bepalen van de longitudinale afstand middelen omvatten voor het detecteren van een nuldoorgang in het verschil tussen de, door de eerste en tweede sensor synchroon gemeten component van het markeringsmagneetveld, waarbij de 25 verwerkingsmiddelen zijn ingericht voor het gesynchroniseerd met het detecteren van een nuldoorgang met de eerste en tweede sensor meten en hieruit bepalen van de longitudinale en laterale componenten van het markeringsmagneetveld en voor het bepalen van de laterale positie van het voertuig uit de verhouding van de som van de betreffende laterale 30 componenten van het markeringsmagneetveld en het verschil van de longitudinale componenten van het markeringsmagneetveld en de halve longitudinale afstand tussen de eerste en tweede sensor.A preferred embodiment of a system according to the invention, with which an unknown skew between the orientation of the magnetic field and the scanning axes of the sensors can be compensated in the longitudinal direction, is characterized in that the sensor means first 20 and second lie in longitudinal direction on the vehicle magnetic field sensors, the means for determining the longitudinal distance comprising means for detecting a zero crossing in the difference between the component of the marking magnetic field measured synchronously by the first and second sensors, the processing means being arranged to be synchronized with detecting a zero crossing with the first and second sensors, measuring and determining the longitudinal and lateral components of the marking magnetic field and determining the lateral position of the vehicle from the ratio of the sum of the respective lateral components of the marker magnetic field and the difference of the longitudinal components of the marker magnetic field and the half longitudinal distance between the first and second sensors.
Ook nu geldt dat, in het geval van 2-assige sensormiddelen, deze slechts ingericht hoeven te zijn voor het detecteren van de 35 nuldoorgang in de longitudinale component of de laterale component van het markeringsmagneetveld. Voor de nauwkeurigheid van de meting van de 1008587 8 uitvinding kan desgewenst ook de nuldoorgang in meer dan een van de componenten van het markeringsmagneetveld worden bepaald, waaronder desgewenst ook de component in verticale richting.Again, in the case of 2-axis sensor means, these need only be arranged to detect the zero crossing in the longitudinal component or the lateral component of the marker magnetic field. For accuracy of the measurement of the invention, the zero crossing in more than one of the components of the marker magnetic field can also be determined, if desired, including the component in the vertical direction if desired.
Bij voorkeur worden magneetveldmiddelen in de vorm van 5 staafmagneten op onderlinge afstanden in het wegdek van een te markeren weg aangebracht, zodanig dat een voertuig een bepaalde route of spoor binnen een gewenste afwijking kan volgen. Met voordeel wordt gebruikgemaakt van permanente staafmagneten.Magnetic field means in the form of 5 bar magnets are preferably arranged at mutual distances in the road surface of a road to be marked, such that a vehicle can follow a certain route or track within a desired deviation. Permanent rod magnets are advantageously used.
Voor deskundigen zal het duidelijk zijn dat de in het 10 voorgaande gebruikte termen longitudinaal en lateraal gerelateerd zijn aan de gewenste route waarlangs het voertuig moet worden geleid. Deze route kan een willekeurig pad over een fysieke weg volgen.It will be apparent to those skilled in the art that the terms used above are related longitudinally and laterally to the desired route along which the vehicle is to be guided. This route can follow any path on a physical path.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een voertuig, verwerkingsmiddelen en een weg, ingericht voor gebruik met de werkwijze 15 en/of het stelsel volgens de uitvinding.The invention also relates to a vehicle, processing means and a road, arranged for use with the method and / or the system according to the invention.
De uitvinding wordt in het navolgende aan de hand van de bijgesloten tekeningen verder beschreven en verklaard.The invention is further described and explained below with reference to the enclosed drawings.
Fig. 1 toont schematisch een cirkel symmetrische, permanente staafmagneet met een bijbehorend coördinatenstelsel.Fig. 1 schematically shows a circular symmetrical permanent bar magnet with an associated coordinate system.
20 Fig. 2 toont grafisch het veldsterkteverloop van een cirkel symmetrische staafmagneet in het vlak loodrecht op zijn symmetrie-as, als functie van de detectie-afstand tot de magneet.FIG. 2 graphically shows the field strength variation of a circular symmetrical rod magnet in the plane perpendicular to its axis of symmetry, as a function of the detection distance from the magnet.
Fig. 3 toont schematisch een uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding.Fig. 3 schematically shows an embodiment of the system according to the invention.
25 Fig. 4 toont schematisch coördinatenstelsels van een magneetveld en sensor voor het analyseren van de invloed van scheefstand op het meetresultaat.FIG. 4 schematically shows coordinate systems of a magnetic field and sensor for analyzing the influence of skew on the measurement result.
Fig. 5 toont een eenvoudig blokschema van een elektrische schakeling voor gebruik in een voertuig met het stelsel volgens 30 de uitvinding.Fig. 5 shows a simple block diagram of an electrical circuit for use in a vehicle with the system according to the invention.
Fig. 1 toont schematisch een rotatiesymmetrische, cirkelcilindrische permanente magneet 1, met een bijbehorend cartesisch magneetcoördinatenstelsel met assen Xm, Ym en Zm.Fig. 1 schematically shows a rotationally symmetrical, circular cylindrical permanent magnet 1, with an associated Cartesian magnet coordinate system with axes Xm, Ym and Zm.
Het magnetische veld rond een dergelijke cirkelsymmetri-35 sche permanente staafmagneet in een punt (xm, ym, zm) kan in de vrije lucht door middel van een dipool benadering worden gerepresenteerd als: ; 1008587 i 5 9The magnetic field around such a circular symmetrical permanent bar magnet at a point (xm, ym, zm) can be represented in free air by a dipole approximation as:; 1008587 i 5 9
Bmx = 3ζΛ = C(xm, ym, zjxm 4 nr5Bmx = 3ζΛ = C (xm, ym, zjxm 4 nr5
Bmy β 53ζΛ = C(Xn> ym» Zm)ym (1) 4/7Γ5 10 Bmz - (2zm2 - x,,,2 - y„z) 4/7 r5 met 15 r = xm2 + yffl2 + zm2 (2) waarin: μ = de permeabiliteit van lucht 20 Μ - het magnetische moment van de magneet = component van het magneetveld in de x-richting = component van het magneetveld in de y-richtingBmy β 53ζΛ = C (Xn> ym »Zm) ym (1) 4 / 7Γ5 10 Bmz - (2zm2 - x ,,, 2 - y„ z) 4/7 r5 with 15 r = xm2 + yffl2 + zm2 (2 ) where: μ = the permeability of air 20 Μ - the magnetic moment of the magnet = component of the magnetic field in the x direction = component of the magnetic field in the y direction
Broz * component van het magneetveld in de z-richting.Broz * component of the magnetic field in the z direction.
25 De subscriptie m geeft aan dat de grootheden zijn bepaald ten opzichte van het magneetcoördinatenstelsel met assen Xm, Ym en Zm.The subscript m indicates that the quantities have been determined with respect to the magnetic coordinate system with axes Xm, Ym and Zm.
Zoals getoond in fig. 1, ligt de oorsprong van het magneetcoördinatenstelsel in het midden van de magneet 1, waarbij de Zm-as 30 evenwijdig met de symmetrie-as van de magneet ligt. In de praktijk wordt de magneet in een weg aangebracht waarbij de Zro-as omhoog (verticaal), de Xro-as in de verplaatsingsrichting langs de weg (longitudinaal) en de Ym-as in de richting dwars op de verplaatsingsrichting (lateraal) wijst, overeenkomstig een rechtsdraaiend coördinatenstelsel.As shown in Fig. 1, the origin of the magnet coordinate system lies in the center of the magnet 1, the Zm axis 30 being parallel to the axis of symmetry of the magnet. In practice, the magnet is mounted in a road with the Zro axis pointing up (vertical), the Xro axis pointing in the displacement direction along the road (longitudinal) and the Ym axis pointing transverse to the displacement direction (lateral), according to a clockwise coordinate system.
35 Fig. 2 toont een grafiek van de component B,^ van het magneetveld in de yro-richting, versus de laterale afstand ym in m voor verschillende waarden van zra in m. De waarden in de figuur dienen ter illustratie. Gezien kan worden dat de laterale component van het 1008587 ίο magnetische veld sterk afhangt van de verticale afstand zm tot de magneet 1.FIG. 2 shows a graph of the component B1 of the magnetic field in the yro direction versus the lateral distance ym in m for different values of zra in m. The values in the figure are illustrative. It can be seen that the lateral component of the 1008587 ίο magnetic field strongly depends on the vertical distance zm to the magnet 1.
Uit fig. 2 is te zien dat de laterale afstand ym direct uit de laterale component van het magneetveld kan worden bepaald 5 wanneer de verticale afstand zm bekend is. Aangetoond kan worden dat de afstand tot de magneet bij de minimum en maximum waarden van gelijk is aan zm/2. Het maximale meetbereik is bijgevolg gelijk aan de afstand zB, die in praktische situaties kleiner kan zijn dan 10 cm.It can be seen from Fig. 2 that the lateral distance ym can be determined directly from the lateral component of the magnetic field when the vertical distance zm is known. It can be shown that the distance to the magnet at the minimum and maximum values is equal to zm / 2. The maximum measuring range is therefore equal to the distance zB, which in practical situations can be less than 10 cm.
Een tweede nadeel van deze werkwijze hangt samen met 10 de afhankelijkheid van B^ van zm. Omdat de sensor voor het meten van het magnetische veld aan het chassis van een voertuig dient te worden bevestigd, kan de verticale afstand zm door kuilen en hobbels in de weg en afhankelijk van de beladingstoestand van het voertuig variëren.A second drawback of this method is related to the dependence of B ^ on zm. Because the sensor for measuring the magnetic field must be attached to the chassis of a vehicle, the vertical distance zm may vary due to potholes and bumps in the road and depending on the loading condition of the vehicle.
Beschouw de vergelijkingen (1). Door het zowel meten 15 van als B^ kunnen de genoemde nadelen worden vermeden. Uit (1) volgt dat Bmx gelijk is aan een factor C die afhangt van x„, ym en zm vermenigvuldigd met de longitudinale afstand van het meetpunt ten opzichte van de magneet en dat B^ gelijk is aan dezelfde factor C vermenigvuldigd met ym, dat wil zeggen de laterale afstand van het meetpunt tot de magneet 1.Consider the equations (1). The aforementioned drawbacks can be avoided by both measuring and measuring. From (1) it follows that Bmx is equal to a factor C that depends on x, ym and zm multiplied by the longitudinal distance of the measuring point from the magnet and that B ^ is equal to the same factor C multiplied by ym, which ie the lateral distance from the measuring point to the magnet 1.
20 De factor C kan voor een bekende longitudinale afstandThe factor C can be used for a known longitudinal distance
Xn. (xm * °) van het meetpunt tot de magneet 1 volgens (1) worden berekend uit:Xn. (xm * °) from the measuring point to the magnet 1 according to (1) are calculated from:
Bmx 25 ^(X,,, ym, X,,) = (3)Bmx 25 ^ (X ,,, ym, X ,,) = (3)
Met behulp van de vergelijkingen (3) en (1) kan de laterale afstand ym van het meetpunt tot de magneet 1 dan worden berekend 30 uit: __[W___ " C(Xm> ym> Zj X|"Using equations (3) and (1), the lateral distance ym from the measuring point to the magnet 1 can then be calculated from: __ [W___ "C (Xm> ym> Zj X |"
Onder de voorwaarden dat B^ * 0 en dat zowel B^ als B^, dat wil zeggen de longitudinale en laterale componenten van het magneetveld, op dezelfde hoogte zm worden gemeten.Under the conditions that B ^ * 0 and that both B ^ and B ^, that is, the longitudinal and lateral components of the magnetic field, are measured at the same height zm.
1008587 35 111008 587 35 11
De longitudinale afstand xro kan op verschillende manieren worden bepaald. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan het positioneren van bakens langs de route die een tot de magneet c.q. het magneetveld bekende afstand hebben en door het voertuig kunnen worden 5 gedetecteerd en de punten langs de route bepalen waarop gemeten dient te worden.The longitudinal distance xro can be determined in different ways. This may include, for example, the positioning of beacons along the route which have a distance known to the magnet or the magnetic field and which can be detected by the vehicle and determine the points along the route on which to measure.
In het bijzonder uit kostenoogpunt en betrouwbaarheid van het systeem, verdient het in de praktijk de voorkeur om de markerings-middelen zo eenvoudig mogelijk te houden, bij voorkeur beperkt tot 10 permanente magneten die langs of in een weg zijn begraven.In particular, from the viewpoint of cost and reliability of the system, in practice it is preferred to keep the marking means as simple as possible, preferably limited to 10 permanent magnets buried along or in a road.
Beschouw nogmaals fig. 2. Uit vergelijking (1) kan worden gezien dat de longitudinale component van het magneetveld Bmx op dezelfde wijze in de longitudinale richting xm varieert als de weergegeven laterale magneetveldcomponent B^ in de laterale richting. De positie van 15 de symmetrie-as van de magneet c.q. het magneetveld kan worden gedetecteerd aan de hand van het detecteren van een nuldoorgang in de longitudinale veldcomponent Bmx. Bij de nuldoorgang volgens vergelijking (1) geldt xOT - 0. Door nu de longitudinale component B,^ na een kort tijdsinterval t na het detecteren van een nuldoorgang opnieuw te meten, kan de longitudinale 20 afstand van het meetpunt tot de nuldoorgang c.q. het referentiepunt, worden bepaald uit: xm(t) « v*t + a*t2, waarin v de longitudinale snelheid en a de longitudinale versnelling van het voertuig zijn.Consider again Fig. 2. From equation (1), it can be seen that the longitudinal component of the magnetic field Bmx varies in the longitudinal direction xm in the same manner as the illustrated lateral magnetic field component Bmx in the lateral direction. The position of the axis of symmetry of the magnet or the magnetic field can be detected by detecting a zero crossing in the longitudinal field component Bmx. With the zero crossing according to equation (1), xOT - 0 holds. By now measuring the longitudinal component B, ^ again after a short time interval t after detecting a zero crossing, the longitudinal distance from the measuring point to the zero crossing or the reference point can , are determined from: xm (t) «v * t + a * t2, where v is the longitudinal speed and a is the longitudinal acceleration of the vehicle.
Deze meting kan, na het detecteren van een nuldoorgang in Bmx continu c.q. quasi continu worden voortgezet totdat het signaal B^ 25 verdrinkt in de ruis naarmate de longitudinale afstand tot de magneet c.q. het magneetveld toeneemt, zoals geïllustreerd in fig. 2.This measurement can be continued continuously or quasi-continuously after detecting a zero crossing in Bmx until the signal B ^ 25 drowns in the noise as the longitudinal distance to the magnet or magnetic field increases, as illustrated in Fig. 2.
De nauwkeurigheid van deze meting zal in hoge mate afhangen van de nauwkeurigheid waarmee aan de hand van de snelheids- en versnellingsgegevens van het voertuig de afgelegde afstand in het 30 tijdsinterval t kan worden bepaald.The accuracy of this measurement will depend to a great extent on the accuracy with which the distance traveled in the time interval t can be determined on the basis of the speed and acceleration data of the vehicle.
Fig. 3 illustreert een verdere werkwijze volgens de uitvinding voor het meten van de longitudinale afstand Geïllustreerd zijn een voertuig 2 voorzien van sensormiddelen in de vorm van een eerste sensor 3 en een tweede sensor 4 die op dezelfde hoogte ten opzichte van 35 een weg 5 zijn gemonteerd waarop het voertuig 2 zich in de richting van de pijl 6 voortbeweegt. De sensoren 3, 4 zijn op een voorafbepaalde, vaste 1 00 8587 12 onderlinge afstand d geplaatst. Onder het wegdek van de weg 5 bevinden zich rotatiesymmetrische magneeteenheden 1 op een onderlinge afstand D en met een daarbij aangenomen magneetcoördinatenstelsel, overeenkomstig fig. 1. De beide sensoren 3, 4 zijn gevoelig voor magneetvelden langs twee 5 orthogonale assen, waarbij in dit geval wordt aangenomen dat de gevoeligheidsassen van de sensoren evenwijdig aan de Xm respectievelijk de Ym-assen van de magneet 1 liggen. De werking is nu als volgt.Fig. 3 illustrates a further method according to the invention for measuring the longitudinal distance. Illustrated are a vehicle 2 provided with sensor means in the form of a first sensor 3 and a second sensor 4 which are mounted at the same height with respect to a road 5 on which the vehicle 2 moves in the direction of the arrow 6. The sensors 3, 4 are placed at a predetermined, fixed distance d. Below the road surface of the road 5 there are rotationally symmetrical magnet units 1 at a mutual distance D and with an associated magnet coordinate system, according to Fig. 1. Both sensors 3, 4 are sensitive to magnetic fields along two orthogonal axes, in this case assuming that the sensitivity axes of the sensors are parallel to the Xm and Ym axes of the magnet 1, respectively. The operation is now as follows.
Het door de eerste sensor 3 detecteren van een nuldoorgang in de longitudinale component Bmx van het markeringsmagneetveld 10 wordt opgevat als het referentiepunt xm = 0, overeenkomstig vergelijking (1). Omdat de afstand tussen de beide sensoren 3, 4 gelijk is aan d, geldt op het moment van het detecteren van de nuldoorgang dat de afstand xm voor de tweede sensor 4 -d is. Door het nu met de tweede sensor meten van de longitudinale component Bmx en de laterale component B^ van het markerings-.. 15 magneetveld kan voor xm = -d de laterale afstand van de tweede sensor 4 : tot het magneetveld c.q. de magneet 1 worden berekend uit de verhouding van de gemeten magneetveldcomponenten en de bekende longitudinale afstand x„, = -d, volgens vergelijking (4).Detecting a zero crossing in the longitudinal component Bmx of the marking magnetic field 10 by the first sensor 3 is understood as the reference point xm = 0, according to equation (1). Since the distance between the two sensors 3, 4 is equal to d, at the moment of detecting the zero crossing, the distance xm for the second sensor is 4 -d. By now measuring the longitudinal component Bmx and the lateral component B ^ of the marking .. magnetic field with the second sensor, the lateral distance of the second sensor 4 from the magnetic field or the magnet 1 can be determined for xm = -d. calculated from the ratio of the measured magnetic field components and the known longitudinal distance x, = -d, according to equation (4).
Omgekeerd, wanneer de tweede sensor 4 eveneens geschikt 20 is voor het detecteren van een nuldoorgang in B^, kan de laterale positie ym ook worden bepaald uit de verhouding van de, door de sensor 3 gemeten laterale en longitudinale magneetveldcomponenten, respectievelijk B^ en Bmx op de afstand xm = d. Bijgevolg kan per magneet twee keer de laterale afwijking worden bepaald.Conversely, if the second sensor 4 is also suitable for detecting a zero crossing in B ^, the lateral position ym can also be determined from the ratio of the lateral and longitudinal magnetic field components, measured by the sensor 3, B ^ and Bmx, respectively. at the distance xm = d. Consequently, the lateral deviation can be determined twice per magnet.
25 Door het gelijktijdig met de ene sensor meten van de magneetveldcomponenten op het moment dat de andere sensor een nuldoorgang in B^ detecteert, hoeft de snelheid van het voertuig 2 niet meer te worden bepaald. Hoewel in deze uitvoeringsvorm volgens de uitvinding ten minste twee sensoren nodig zijn, kan echter worden volstaan met relatief goedkope 30 sensoren die slechts in twee asrichtingen gevoelig hoeven te zijn, in het t onderhavige geval in de longitudinale (x) en de laterale (y) richtingen.By measuring the magnetic field components simultaneously with one sensor when the other sensor detects a zero crossing in B ^, the speed of the vehicle 2 no longer has to be determined. Although in this embodiment according to the invention at least two sensors are required, it is however sufficient to suffice with relatively inexpensive sensors which need to be sensitive in only two axial directions, in the present case in the longitudinal (x) and the lateral (y) directions.
In het voorgaande is aangenomen dat de gevoel igheidsassen van de sensoren 3, 4 samenvallen met de betreffende assen van het magneetveldcoördinatenstelsel X,,,, Ymdan wel een bekende hoek hiermee maken 35 zodat de B^- en B^-componenten met eenvoudige op zichzelf algemeen bekende geometrische hoekvergelijkingen uit de door de sensormiddelen gemeten 1008587 13 componenten kunnen worden bepaald. In de praktijk zal dit, om een veelheid van redenen, meestal niet het geval zijn. De magneten 1 kunnen bijvoorbeeld met hun Zm-as onder een onbekende hoek < 90° ten opzichte van het wegdek 5 zijn gelegen en eventueel geroteerd rond hun symmetrie-as. Ook de 5 sensoren 3, 4 kunnen op onbekende wijze scheef of schuin ten opzichte van het wegdek 5 of onderling zijn gerangschikt.In the foregoing it has been assumed that the sensitivity axes of the sensors 3, 4 coincide with the relevant axes of the magnetic field coordinate system X ,,,, Ym, then make a known angle thereto, so that the B ^ and B ^ components can be easily well-known geometric angle equations can be determined from the 1008587 13 components measured by the sensor means. In practice, for a variety of reasons, this will usually not be the case. The magnets 1 can, for example, with their Zm axis be located at an unknown angle <90 ° with respect to the road surface 5 and possibly rotated around their axis of symmetry. The 5 sensors 3, 4 can also be arranged in an unknown manner at an angle or at an angle to the road surface 5 or mutually.
Om de invloed van scheefstand van de magneten 1 op het meetresultaat te beoordelen, worden de in fig. 4 schematisch weergegeven coördinatenstelsel verondersteld. Hierbij is voor de sensoren 3, 4 een 10 sensorcoördinatenstelsel met assen Xs, Ys en Zs verondersteld. De Xs- en Ys-assen van het sensorcoördinatenstelsel vallen samen met de respectieve gevoeligheidsassen van hun sensor. Verder is een wereldcoördinatenstelsel verondersteld, met assen X„, Yw en Zw.To assess the influence of the tilt of the magnets 1 on the measurement result, the coordinate system schematically shown in Fig. 4 is assumed. For the sensors 3, 4, a sensor coordinate system with axes Xs, Ys and Zs is assumed. The Xs and Ys axes of the sensor coordinate system coincide with the respective sensitivity axes of their sensor. Furthermore, a world coordinate system is assumed, with axes X,, Yw and Zw.
Voor de navolgende analyse wordt aangenomen dat het 15 wereldcoördinatenstelsel en het sensorcoördinatenstelsel samenvallen, terwijl de magneet 1 met zijn magneetcoördinatenstelsel Xni, Ym en Z„ schuin ten opzichte van het wereldcoördinatenstelsel is gerangschikt, zoals geïllustreerd. Hierbij is aangenomen dat de Ym-as van de magneet 1 samenvalt met de Yw-as van het wereldcoördinatenstelsel. Voorts worden 20 alleen rotaties van de magneet 1 rond de X,,- en Ym-assen beschouwd, omdat rotaties rond de Zm-as geen invloed hebben as gevolg van de veronderstelde rotatiesymmetrie van de magneet 1.For the following analysis, it is assumed that the world coordinate system and the sensor coordinate system coincide, while the magnet 1 with its magnet coordinate system Xni, Ym and Z1 is arranged obliquely relative to the world coordinate system, as illustrated. It is assumed here that the Ym axis of the magnet 1 coincides with the Yw axis of the world coordinate system. Furthermore, only rotations of the magnet 1 about the X, and Ym axes are considered, because rotations about the Zm axis have no influence on the axis due to the assumed rotational symmetry of the magnet 1.
Met behulp van op zichzelf bekende coördinaattransforma-tietechnieken, kunnen de grootheden uit het magneetveldcoördinatenstelsel 25 worden uitgedrukt in het wereldcoördinatenstelsel overeenkomstig: . _.Using coordinate transformation techniques known per se, the magnitudes from the magnetic field coordinate system 25 can be expressed in the world coordinate system according to:. _.
ym = X Yw (5>ym = X Yw (5>
30 L J L J30 L J L J
waarin cos β 0 siηβ X = -sin oi cos β cos a sin ol cos β (6) 35 -cos a sin β -sin 0ί cos a cos βwhere cos β 0 siηβ X = -sin oi cos β cos a sin ol cos β (6) 35 -cos a sin β -sin 0ί cos a cos β
Hierin is a de rotatiehoek van de magneet rond de Xm-as, dat wil zeggen scheefstand in laterale richting en is β de rotatiehoek van de rotatie van de magneet rond de Ym-as, dat wil zeggen scheefstand 1 00 8587 14 in longitudinale richting. Zoals uit fig. 4 kan worden gezien, is voorst aangenomen dat de oorsprong van het wereldcoördinatenstelsel en de oorsprong van het magneetcoördinatenstelsel samenvallen.Where a is the angle of rotation of the magnet about the Xm axis, that is to say skew in the lateral direction and β is the angle of rotation of the rotation of the magnet about the Ym axis, that is to say skew 1 00 8587 14 in the longitudinal direction. As can be seen from Fig. 4, it is first assumed that the origin of the world coordinate system and the origin of the magnet coordinate system coincide.
In de betreffende configuratie meten de sensoren 3, 5 4 de sterkte van het magneetveld in het wereldcoördinatenstelsel, terwijl de in het voorgaande afgeleide vergelijking (4) geldig is voor het magneetveldcoördinatenstelsel.In the respective configuration, the sensors 3, 5 4 measure the strength of the magnetic field in the world coordinate system, while the above-derived equation (4) is valid for the magnetic field coordinate system.
Aan de hand van bekende mathematische bewerkingen, kunnen de gemeten magneetveldcomponenten Bwx, en Bwz in B^, B^ en Bmz 10 worden uitgedrukt:Using known mathematical operations, the measured magnetic field components Bwx, and Bwz can be expressed in B ^, B ^ and Bmz 10:
R RR R
Dwx m i Dmx -V Bw (7)Dwx m i Dmx -V Bw (7)
Bwz BmzBwz Bmz
15 L J L J15 L J L J
De laterale afwijking of verplaatsing kan nu worden bepaald uit de gemeten velden door (7) in (4) te substitueren, hetgeen leidt tot: 20The lateral deviation or displacement can now be determined from the measured fields by substituting (7) in (4), resulting in: 20
Bwy y = -§-*w (8) üwx 25Bwy y = -§- * w (8) üwx 25
Als gevolg van scheefstand van de magneet 1, zal y niet exact gelijk zijn aan yw. Aangetoond kan worden dat de invloed van scheefstand van de magneet in de laterale richting (rotatie van de magneet rond XJ, dat wil zeggen 6 = 0°, slechts een geringe verschuiving van de 30 nul doorgang van het magneetveld tot gevolg heeft. Een rotatie van a = 5° leidt tot een verschuiving van 5 a 6 mm in de omgeving van de nuldoorgang. Scheefstand in de laterale richting heeft voorts nagenoeg geen invloed op de versterking van het meetsysteem.Due to the tilt of the magnet 1, y will not be exactly equal to yw. It can be shown that the influence of the tilt of the magnet in the lateral direction (rotation of the magnet around XJ, ie 6 = 0 °) results in only a slight shift of the zero passage of the magnetic field. a = 5 ° results in a displacement of 5 to 6 mm in the vicinity of the zero crossing, and skew in the lateral direction has virtually no effect on the gain of the measuring system.
Een rotatie van de magneet rond Ym, dat wil zeggen 35 scheefstand in de longitudinale richting met α = 0° leidt voor een rotatiehoek β = 5° al tot een afwijking groter dan 20 cm op een laterale verplaatsing yro = 50 cm. Voor de in het voorgaande genoemde praktische toepassing is dit onacceptabel. Echter, de nuldoorgang, dat wil zeggen 1 1008587 15 een laterale verplaatsing y„ = O cm kan echter wel zonder fout worden bepaald.A rotation of the magnet around Ym, that is to say skew in the longitudinal direction with α = 0 °, leads to a deviation greater than 20 cm for a lateral displacement yro = 50 cm for a rotation angle β = 5 °. This is unacceptable for the practical application mentioned above. However, the zero crossing, ie a lateral displacement y = 0 cm can be determined without error.
Uit de vergelijkingen (1), (3) en (7) kan worden afgeleid dat voor een rotatie van de magneet rond de Ym-as geldt: 5 l/3sin B(ywz + z„2 - ZxJ) + Wos βFrom equations (1), (3) and (7) it can be deduced that for a rotation of the magnet around the Ym axis holds: 5 l / 3sin B (ywz + z „2 - ZxJ) + Wos β
Bw = C - r5 (9) 10 (x^in β + z„ cos B)ywBw = C - r5 (9) 10 (x ^ in β + z „cos B) yw
Bwy = C --- rBwy = C --- r
Uit vergelijking (9) kan worden gezien, dat door het 15 meten van de betreffende veldcomponenten op ^ = 0,5d en * -0,5d en het combineren hiervan, de laterale afwijking of verplaatsing kan worden bepaald uit: M*- = 0,5d) + B (x^ ® —0,5d) 20 y = 0,5d —--- (10)It can be seen from equation (9) that by measuring the respective field components at ^ = 0.5d and * -0.5d and combining them, the lateral deviation or displacement can be determined from: M * - = 0 .5d) + B (x ^ ® —0.5d) 20 y = 0.5d —--- (10)
Bwx(Xw = 0,5d) - Bwx (*, - -0,5d) hetgeen leidt tot: 25Bwx (Xw = 0.5d) - Bwx (*, - -0.5d) which leads to: 25
Wos δ . v (in v » O 5d- Jw 1“; y υ,:>α 0,5dzwcos 6 30Wos δ. v (in v »O 5d- Jw 1“; y υ,:> α 0,5dzwcos 6 30
Voor het berekenen van de laterale afstand of verplaatsing met behulp van vergelijking (10) moet worden bepaald wanneer de magneet 1 precies tussen de sensoren 3, 4 is. Dit kan worden bewerkstelligd door de nuldoorgang van het signaal Bwx(xw = 0,5d) - B^x* - -0,5d) te 35 bepalen.To calculate the lateral distance or displacement using equation (10) it must be determined when the magnet 1 is exactly between the sensors 3, 4. This can be accomplished by determining the zero crossing of the signal Bwx (xw = 0.5d) - B ^ x * - -0.5d).
Door het opnieuw gelijktijdig met het bepalen van de betreffende nuldoorgang meten en hieruit bepalen van de veldcomponenten Bwy, Bwx door de sensoren 3, 4 kan de laterale afstand of verplaatsing voor scheefstand van de magneet rond alleen de Yro-as nauwkeurig worden bepaald.By again measuring simultaneously with the determination of the relevant zero crossing and determining the field components Bwy, Bwx from the sensors 3, 4, the lateral distance or displacement for tilt of the magnet around only the Yro axis can be accurately determined.
40 Bij een additionele rotatie rond de ^,-as ontstaat er een kleine afwijking zoals in het voorgaande besproken, die in het algemeen bij laterale afstanden kleiner dan 50 cm verwaarloosbaar is. Wanneer de verplaatsings- 1 00 8587 16 snelheid van het voertuig 2 bekend is, kunnen de magneetveldcomponenten ook op andere tijdstippen dan tegelijkertijd met het detecteren van een nuldoorgang worden gemeten, hetgeen echter een meer gecompliceerde meting en berekening omvat.With an additional rotation about the axis, a small deviation arises as discussed above, which is generally negligible at lateral distances smaller than 50 cm. When the displacement speed of the vehicle 2 is known, the magnetic field components can also be measured at other times than simultaneously detecting a zero crossing, however, this involves a more complicated measurement and calculation.
5 In plaats van het detecteren van een nuldoorgang in de longitudinale component van het magneetveld kan, zoals volgt uit vergelijking (9), ook detectie van de nuldoorgang in de laterale component en/of de verticale component worden uitgevoerd en/of combinaties hiervan. Voor het detecteren van de nuldoorgang in de verticale component is echter 10 een 3-assige sensor vereist.Instead of detecting a zero crossing in the longitudinal component of the magnetic field, as follows from equation (9), detection of the zero crossing in the lateral component and / or the vertical component and / or combinations thereof can also be performed. However, a 3-axis sensor is required to detect the zero crossing in the vertical component.
Metingen met behulp van een AlNiCo-staafmagneet met een lengte van 10 cm en een diameter van 1,5 cm en een afstand d tussen de sensoren van 30 cm op een meethoogte zw = 35 cm hebben aangetoond dat, bij een zo goed mogelijke uitlijning tussen de sensoren en de magneet, 15 bij afwijkingen in de laterale afstand £ 50 cm fouten in de ordegrootte < 0,5 cm bereikbaar zijn.Measurements using an AlNiCo bar magnet with a length of 10 cm and a diameter of 1.5 cm and a distance d between the sensors of 30 cm at a measuring height zw = 35 cm have shown that, with the best possible alignment between the sensors and the magnet 15 errors in the order of magnitude <0.5 cm are accessible in the event of deviations in the lateral distance £ 50 cm.
Fig. 5 toont een vereenvoudigd elektrisch schema voor het bepalen van de laterale afstand met sensormiddelen omvattende twee sensoren 3, 4 die zijn aangesloten op elektronische verwerkingsmiddelen 20 7 in de vorm van een microprocessor μΡ of een andere geschikte elektroni sche verwerkingsinrichting onder besturing van een geschikt verwerkingsprogramma voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Dit programma is opgeslagen in geheugenmiddelen 8 van het type Random Access Memory (RAM) en/of Read Only Memory (ROM) desgewenst van een herprogram-25 meerbaar type. De verwerkingsmiddelen 7 geven instructies af aan stuurmiddelen 9 die, in een op zichzelf bekende wijze, aangrijpen op de besturing van het voertuig 2, het stuurwiel, de remmen, het gaspedaal etc. De gehele schakeling kan uit de voedingsbron van het voertuig 2 worden gevoed of van een eigen, aparte elektrische voeding zijn voorzien. Het 30 geheel wordt in het voertuig 2 gemonteerd en kan desgewenst met communicatiemiddelen voor het op afstand communiceren zijn verbonden. Voor het doel van de uitvinding geschikte sensoren, verwerkingsmiddelen, geheugenmiddelen en besturingsmiddelen zijn op zichzelf in de praktijk bekend en behoeven voor een deskundige geen verdere toelichting.Fig. 5 shows a simplified electrical diagram for determining the lateral distance with sensor means comprising two sensors 3, 4 connected to electronic processing means 20 7 in the form of a microprocessor μΡ or other suitable electronic processing device under the control of a suitable processing program for performing the method according to the invention. This program is stored in memory means 8 of the type Random Access Memory (RAM) and / or Read Only Memory (ROM) if desired of a reprogrammable type. The processing means 7 issue instructions to steering means 9 which, in a manner known per se, engage the steering of the vehicle 2, the steering wheel, the brakes, the accelerator pedal, etc. The entire circuit can be supplied from the power source of the vehicle 2 or provided with its own separate electrical supply. The whole is mounted in the vehicle 2 and can, if desired, be connected to communication means for remote communication. Sensors, processing means, memory means and control means suitable for the purpose of the invention are known per se in practice and need no further explanation for a person skilled in the art.
35 Hoewel de uitvinding in het voorgaande geïllustreerd | is aan de hand van permanente magneten 1, zal het voor een deskundige 1008587 17 duidelijk zijn dat ook magneetvelden opgewekt met behulp van elektrische magneten voor het doel van de uitvinding toepasbaar zijn. Permanente magneten hebben echter voordeel vanwege hun eenvoud en vrijwel onderhoudsvrije eigenschappen en omdat veroudering van de magneten in de werkwijze 5 volgens de uitvinding een verwaarloosbare invloed hebben. Dit omdat de laterale afstand wordt berekend uit de verhouding van de magneetveldcom-ponenten, die relatief hetzelfde zullen veranderen als gevolg van ouderdom of andere invloeden zoals vervuiling op de weg en van de sensoren etc.Although the invention has been illustrated above On the basis of permanent magnets 1, it will be clear to a person skilled in the art that the magnetic fields generated by means of electric magnets can also be used for the purpose of the invention. Permanent magnets, however, are advantageous because of their simplicity and virtually maintenance-free properties and because aging of the magnets in the method according to the invention has a negligible influence. This is because the lateral distance is calculated from the ratio of the magnetic field components, which will change relatively the same due to age or other influences such as road pollution and sensors etc.
In plaats van met snelheids- en versnel 1 ingsopnemers 10 kan de snelheid van het voertuig ook worden berekend uit de tijd tussen nul doorgangen in de longitudinale component van het magneetveld G op een onderling bekende afstand D geplaatste magnetene 1, zoals geïllustreerd in fig. 3. De sensoren 3, 4 kunnen van een zodanig type zijn dat deze zelf nul doorgangen detecteren of dat dit via de verwerkingsmiddelen 7 gebeurt. 15 Voor een deskundige zijn vele wijzigingen en aanvullingen mogelijk, echter zonder af te wijken van het inventieve concept. Deze wijzigingen en aanvullingen worden alleen geacht te zijn omvat door de bijgevoegde conclusies.Instead of speed and acceleration transducers 10, the speed of the vehicle can also be calculated from the time between zero passes in the longitudinal component of the magnetic field G at a mutual distance D placed magnets 1, as illustrated in Fig. 3 The sensors 3, 4 can be of such a type that they themselves detect zero passages or that this is done via the processing means 7. Many changes and additions are possible for an expert, but without deviating from the inventive concept. These changes and additions are deemed to be included only by the appended claims.
1 00 85871 00 8587
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1008587A NL1008587C2 (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Determining the lateral position of a bus in relation to a road |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1008587A NL1008587C2 (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Determining the lateral position of a bus in relation to a road |
| NL1008587 | 1998-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1008587C2 true NL1008587C2 (en) | 1999-09-14 |
Family
ID=19766740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1008587A NL1008587C2 (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Determining the lateral position of a bus in relation to a road |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1008587C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1019191C2 (en) * | 2001-10-18 | 2003-04-23 | Frog Navigation Systems B V | Vehicle and method of driving thereof. |
| CN105015521A (en) * | 2015-07-13 | 2015-11-04 | 上海交通大学 | Automatic parking device of large vehicle based on magnetic nail |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2328863A1 (en) * | 1973-06-06 | 1975-01-02 | Bosch Gmbh Robert | Track guidance of vehicles without rails - involves using electromagnetic field from wire in roadway scanned by two horizontal or vertical coils |
| JPS567106A (en) * | 1979-06-27 | 1981-01-24 | Hitachi Cable Ltd | Inducing system for travelling object |
| GB2080576A (en) * | 1980-06-11 | 1982-02-03 | Komatsu Mfg Co Ltd | Unmanned vehicle travel control device |
| EP0278853A1 (en) * | 1987-02-04 | 1988-08-17 | PROTEE Groupement d'Intérêt Economique | Navigation system and method for running an autonomous vehicle |
| EP0396918A1 (en) * | 1989-04-14 | 1990-11-14 | Gec Alsthom Sa | Device for guiding vehicles without ground rail |
| US5347456A (en) * | 1991-05-22 | 1994-09-13 | The Regents Of The University Of California | Intelligent roadway reference system for vehicle lateral guidance and control |
-
1998
- 1998-03-13 NL NL1008587A patent/NL1008587C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2328863A1 (en) * | 1973-06-06 | 1975-01-02 | Bosch Gmbh Robert | Track guidance of vehicles without rails - involves using electromagnetic field from wire in roadway scanned by two horizontal or vertical coils |
| JPS567106A (en) * | 1979-06-27 | 1981-01-24 | Hitachi Cable Ltd | Inducing system for travelling object |
| GB2080576A (en) * | 1980-06-11 | 1982-02-03 | Komatsu Mfg Co Ltd | Unmanned vehicle travel control device |
| EP0278853A1 (en) * | 1987-02-04 | 1988-08-17 | PROTEE Groupement d'Intérêt Economique | Navigation system and method for running an autonomous vehicle |
| EP0396918A1 (en) * | 1989-04-14 | 1990-11-14 | Gec Alsthom Sa | Device for guiding vehicles without ground rail |
| US5347456A (en) * | 1991-05-22 | 1994-09-13 | The Regents Of The University Of California | Intelligent roadway reference system for vehicle lateral guidance and control |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 5, no. 52 (P - 056) 11 April 1981 (1981-04-11) * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1019191C2 (en) * | 2001-10-18 | 2003-04-23 | Frog Navigation Systems B V | Vehicle and method of driving thereof. |
| WO2003033330A1 (en) * | 2001-10-18 | 2003-04-24 | Frog Navigation Systems B.V. | Vehicle and method for steering thereof |
| CN105015521A (en) * | 2015-07-13 | 2015-11-04 | 上海交通大学 | Automatic parking device of large vehicle based on magnetic nail |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5818355A (en) | Automotive anti-collision and alarm system | |
| EP1453716B1 (en) | Driverless vehicle guidance system and method | |
| US7554485B2 (en) | Radar sensor and method for distance and cruise control | |
| AU765192B2 (en) | Method and device for detecting the position of a vehicle in a given area | |
| EP1287381A1 (en) | Improvements in or relating to automotive radar systems | |
| JP2000306195A (en) | Vehicle behavior detector using lane marker | |
| PL176498B1 (en) | Apparatus for deteriminig position of a vehicle | |
| CN105518759A (en) | Method and control and detection device for checking the plausibility of a motor vehicle driving in the wrong direction | |
| CN101484344A (en) | Method for assisting with the parking of a vehicle | |
| KR20050074256A (en) | Transport carriage system | |
| Choi | The design of a look-down feedback adaptive controller for the lateral control of front-wheel-steering autonomous highway vehicles | |
| KR20070073912A (en) | Method and device for determining a steering angle of a motor vehicle | |
| Taghvaeeyan et al. | Two-dimensional sensor system for automotive crash prediction | |
| US6301532B1 (en) | Method for correction of a signal of at least one sensor on the basis of which a path curve can be determined, on which the vehicle is moving | |
| NL1008587C2 (en) | Determining the lateral position of a bus in relation to a road | |
| US20210387671A1 (en) | Method for preparing and/or performing a steering intervention that assists the driver of a vehicle | |
| JP7151747B2 (en) | Vehicle system and route estimation method | |
| JPH09292236A (en) | Position detector for vehicle | |
| JP7295575B2 (en) | Systems and methods for determining relative attitude between primary and secondary winding structures of systems for inductive power transfer | |
| KR101611253B1 (en) | Vehicles classification system using radar and the method of the same, toll collection system | |
| JP2665481B2 (en) | Train length detection method by continuous position detection | |
| Santos et al. | Magnetic vehicle guidance | |
| JP3239992B2 (en) | Error Correction Method for Steering Zero Information in Gyro Guided Automated guided Vehicle | |
| EP1647465A2 (en) | Driverless vehicle guidance system | |
| JPH1195835A (en) | Traveling distance measurement error correction method for gyro-guidance type automated guided vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20021001 |