WO2018181052A1 - 磁気マーカの施工方法及び作業システム - Google Patents

磁気マーカの施工方法及び作業システム Download PDF

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magnetic
laying
marker
work
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道治 山本
知彦 長尾
均 青山
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愛知製鋼株式会社
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    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device

Definitions

  • the present invention relates to a construction method and a work system for laying a magnetic marker.
  • a vehicle marker detection system for detecting a magnetic marker laid on a road by a magnetic sensor attached to the vehicle is known (see, for example, Patent Document 1).
  • a marker detection system for example, various driving assistances such as automatic steering control using a magnetic marker laid along a lane, a lane departure warning, and automatic driving can be realized.
  • the conventional magnetic marker has the following problems. For example, in order to realize driving assistance such as a lane departure warning, it is necessary to lay a large number of magnetic markers at a relatively short interval with high positional accuracy.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic marker construction method and work system that can suppress the laying cost of the magnetic marker.
  • One aspect of the present invention is a construction method for laying a magnetic marker provided on a road for driving support control on the vehicle side, After laying the magnetic marker on the road, the magnetic marker that has been laid is detected by using a working device equipped with a magnetic sensor capable of detecting magnetism, and the laying position of the magnetic marker is specified and position data relating to the magnetic marker In the construction method of the magnetic marker that generates
  • One aspect of the present invention is a work system for carrying out a magnetic marker laying work for vehicle-side driving support control, A laying device for laying the magnetic marker on a road; A detection device for sensing magnetism to detect the magnetic marker; A positioning device for positioning the position, In the working system, the magnetic marker laid on the road by the laying device is detected by the detection device, and the position of the magnetic marker is specified by positioning of the positioning device to generate position data related to the magnetic marker. .
  • the position of the magnetic marker after being laid on a road is specified by positioning or the like, and position data relating to the magnetic marker is generated.
  • this construction method and work system it is not necessary to lay the magnetic marker with high accuracy at a predetermined position determined by design or the like. Therefore, it is not necessary to perform highly accurate surveying before laying the magnetic marker, and the cost required for laying can be reduced.
  • the magnetic marker construction method and work system according to the present invention is a method or system capable of suppressing the laying cost of the magnetic marker.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a magnetic marker in the first embodiment.
  • FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the positioning work vehicle in the first embodiment.
  • Explanatory drawing which illustrates the change of the magnetic measurement value of the advancing direction at the time of passing the magnetic marker in Example 1.
  • FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the distribution of magnetic measurement values in the vehicle width direction by the magnetic sensors Cn arranged in the vehicle width direction in the first embodiment.
  • FIG. which illustrates the other data stored in marker DB in Example 1.
  • FIG. Explanatory drawing of the estimation method of a relative position in Example 2.
  • FIG. Explanatory drawing of the correction method which improves the estimation precision of the laying position of the magnetic marker in a tunnel in Example 2.
  • the laying position of the magnetic marker is specified by estimating the relative position of the magnetic marker by inertial navigation using a point whose absolute position is known as a reference position.
  • positioning systems such as GPS (Global Positioning System) are suitable for positioning absolute positions.
  • GPS Global Positioning System
  • RTK RealTime Kinematic
  • the laying position (absolute position) of the magnetic marker can be specified with high accuracy.
  • GPS which is premised on receiving GPS radio waves, is not suitable for positioning on tunnels or roads in valleys of buildings. Therefore, if the relative position of the magnetic marker is estimated by inertial navigation as in the above configuration, even if the magnetic marker is laid in a place unsuitable for receiving GPS radio waves, such as in a tunnel, the laying position can be accurately determined. Can be identified well.
  • the reference position may be a laying position of any magnetic marker.
  • the absolute position can be measured by GPS or the like, and the installation position of the magnetic marker may be used as the reference position.
  • a position unrelated to the magnetic marker may be used as the reference position.
  • a point whose absolute position is already known may be used as the reference position, such as a point whose absolute position has already been measured by GPS or a surveying pile laid on a road or facility.
  • the relative position of the second magnetic marker is estimated by inertial navigation using the position of the first magnetic marker as the reference position, and the second The intermediate position between the first and second magnetic markers is estimated by making the difference between the relative position of the magnetic marker and the actual relative position of the second magnetic marker relative to the first magnetic marker close to zero. It is also possible to estimate the relative position of the magnetic marker.
  • the difference between the actual relative position of the second magnetic marker and the estimated relative position is useful for improving the accuracy of estimation processing by inertial navigation. If the estimation process is such that the error, which is the difference, approaches zero, the relative position of the magnetic marker positioned between the first magnetic marker and the second magnetic marker can be estimated with high accuracy.
  • a work vehicle including a detection device that detects the magnetic marker using the magnetic sensor and a positioning device that measures a position is used as the work device.
  • the magnetic marker is detected while the vehicle moves along the road, and the laying position of the magnetic marker is specified based on the position measured by the positioning device.
  • the work vehicle as the work device can efficiently identify the laying position while detecting the magnetic marker that has been laid while traveling on a road.
  • the detection device and the positioning device are provided in one work device, and the one work device can move independently of the work device including the laying device. . If the working device provided with the laying device and the one working device provided with the detection device and the positioning device are separate working devices, positioning of the laying position in cooperation with the laying of the magnetic marker, etc. The freedom of work can be improved. Further, if the one working device is independent, for example, after performing the work of laying the magnetic marker, the position accuracy can be improved by repeatedly performing work such as positioning and calculating the average value.
  • the one work device is a work vehicle capable of traveling on a road.
  • the work can be performed efficiently by running the one working device that is a work vehicle along the road on which the magnetic marker is laid. Efficient work is effective in reducing the installation cost of the magnetic marker.
  • Example 1 This example is an example relating to a construction method for laying the magnetic marker 10 on a road and a work system 1 for carrying out this construction method. The contents will be described with reference to FIGS.
  • the construction method of the magnetic marker 10 of this example includes an laying work vehicle 2 for laying the magnetic marker 10 on a road and a positioning work vehicle 3 for positioning the laying position of the magnetic marker 10 after laying.
  • This is a construction method by the system 1.
  • This construction method has one of technical features in that the magnetic marker 10 is efficiently laid by allowing a positional error, and then the position data of the magnetic marker 10 is specified to generate position data. ing.
  • the magnetic marker 10 is a small marker having a columnar shape with a diameter of 20 mm and a height of 28 mm.
  • the magnet of the magnetic marker 10 is a magnet having a surface magnetic flux density of 45 mT (millitesla) and a magnetic flux density of about 8 ⁇ T reaching a height of 250 mm. Magnets that are isotropic ferrite plastic magnets are resistant to corrosion because the magnetic material is iron oxide and do not need to be housed in a metal case or the like.
  • the magnetic marker 10 can be directly housed and laid in a small hole having a diameter of about 25 to 30 mm and a depth of about 35 to 40 mm, for example.
  • the laying work vehicle 2 (FIG. 1) is a working device for laying the magnetic marker 10 on the road, and has a function as a laying device for laying the magnetic marker 10 on the road.
  • the laying work vehicle 2 includes a pallet that is a storage box for the magnetic marker 10, a unit that provides a storage hole on the road surface, a unit that arranges the magnetic markers 10 on the pallet one by one in the storage hole, and the magnetic marker 10 A unit for supplying a filler to the accommodation hole in which is disposed. According to the laying work vehicle 2 including these units and the like, it is possible to cover a series of operations from the formation of the accommodation hole of the magnetic marker 10 to the processing after the magnetic marker 10 is arranged with one unit.
  • the laying work vehicle 2 includes a handle for a driver to operate and a vehicle speed sensor for measuring the vehicle speed.
  • the laying work vehicle 2 in which the laying work mode is set is laid with the magnetic marker 10 every time the travel distance obtained by integrating the vehicle speed reaches a certain distance while traveling at a low speed by the steering operation by the driver. Work to be performed automatically.
  • the positioning work vehicle 3 travels by a steering operation by a driving operator as in the laying work vehicle 2, and the work vehicle for measuring and specifying the laying position of the magnetic marker 10 during traveling. It is.
  • the positioning work vehicle 3 includes a sensor unit 31 in which magnetic sensors Cn (n is an integer of 1 to 15) are arranged in the vehicle width direction, a GPS module 35 that performs positioning by GPS, and an IMU (Inertial that performs positioning by inertial navigation) Measurement Unit) 34, a control unit 32, a marker database (hereinafter referred to as a marker DB) 322 for storing position data relating to the magnetic marker 10, and the like.
  • a marker DB marker database
  • the GPS module 35, IMU 34, marker DB 322, and the like are not shown. Further, the configuration of the IMU 34 that performs positioning by inertial navigation, the positioning method by inertial navigation, and the like will be described in detail in Example 2 described later.
  • the sensor unit 31 is a unit attached to the vehicle body floor 30 that contacts the bottom surface of the positioning work vehicle 3 and has a function as a detection device that detects the magnetic marker 10.
  • the sensor unit 31 is disposed, for example, inside the front bumper. In the case of the track type positioning work vehicle 3 of this example, the mounting height of the sensor unit 31 with respect to the road surface 100S is 250 mm.
  • the sensor unit 31 includes 15 magnetic sensors Cn arranged at intervals of 10 cm along the vehicle width direction, and a detection processing circuit 310 with a built-in CPU (not shown) (see FIG. 4).
  • the sensor unit 31 is attached to the vehicle body such that the center magnetic sensor C8 of the 15 magnetic sensors Cn is located at the vehicle center in the vehicle width direction.
  • the magnetic sensor Cn is an MI sensor that detects magnetism using a known MI effect (Magnet Impedance Effect) that the impedance of a magnetic sensitive body such as an amorphous wire changes sensitively according to an external magnetic field.
  • the magnetic sensor Cn is configured to be able to detect the magnitude of magnetic components in two orthogonal directions.
  • a magnetic sensor Cn is incorporated so as to sense magnetic components in the traveling direction and the vehicle width direction of the positioning work vehicle 3.
  • the magnetic sensor Cn has a high magnetic flux density measurement range of ⁇ 0.6 mT and a high magnetic flux resolution within the measurement range of 0.02 ⁇ T.
  • the magnetic marker 10 acts about 8 ⁇ T of magnetism at a height of 250 mm, which is the mounting position of the sensor unit 31. According to the magnetic sensor Cn having a magnetic flux resolution of 0.02 ⁇ T, the magnetism of the magnetic marker 10 can be detected with high certainty.
  • the detection processing circuit 310 is an arithmetic circuit that executes various arithmetic processes such as a detection process of the magnetic marker 10 and a measurement process of a lateral deviation amount in the vehicle width direction with respect to the magnetic marker 10.
  • the detection processing circuit 310 is configured to include a CPU (central processing unit) that executes a calculation, and memory elements such as a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory).
  • the detection processing circuit 310 acquires sensor signals output from the respective magnetic sensors Cn, executes various arithmetic processes, detects that the magnetic marker 10 has been detected, and marker detection information such as the amount of lateral displacement with respect to the magnetic marker 10 Is input to the control unit 32.
  • the magnetic sensor Cn is configured to measure the magnetic components in the vehicle traveling direction and the vehicle width direction. For example, when the magnetic sensor Cn moves in the traveling direction and passes immediately above the magnetic marker 10, the magnetic measurement value in the traveling direction is reversed between positive and negative before and after the magnetic marker 10 as shown in FIG. It changes to cross zero at the 10 position. Therefore, while the positioning work vehicle 3 is traveling, when the zero cross Zc in which the magnetic polarity in the traveling direction detected by any one of the magnetic sensors Cn is reversed occurs, the sensor unit 31 is positioned right above the magnetic marker 10. It can be judged. Thus, the detection processing circuit 310 determines that the magnetic marker 10 has been detected when the sensor unit 31 is located directly above the magnetic marker 10 and a zero cross of the magnetic measurement value in the traveling direction has occurred.
  • the detection processing circuit 310 measures the deviation of the position of the magnetic marker 10 in the vehicle width direction with respect to the center position of the sensor unit 31 (the position of the magnetic sensor C8) as the lateral shift amount. For example, in the case of FIG.
  • the position of the zero cross Zc is a position corresponding to C9.5 in the middle of C9 and C10.
  • the lateral deviation amount of the magnetic marker 10 is (9.5-8) ⁇ 10 cm with reference to C8 located at the center of the sensor unit 31 in the vehicle width direction. It becomes.
  • the GPS module 35 (FIG. 4) is a module that executes positioning calculation by GPS.
  • the GPS module 35 has a function as an RTK (RealTime Kinematic) GPS mobile station that improves the positioning accuracy by receiving correction data from a fixed station (not shown).
  • the GPS module 35 which is an example of a positioning device, realizes highly accurate positioning by receiving the correction data of the fixed station as well as receiving the GPS radio wave.
  • the GPS module 35 the positional relationship with the sensor unit 31 in the positioning work vehicle 3 is preset. Thereby, the GPS module 35 is set to output position data of the absolute position of the magnetic sensor C8 located at the center of the sensor unit 31.
  • the control unit 32 is a unit that includes an electronic board (not shown) on which a memory element such as a ROM or a RAM is mounted in addition to a CPU that executes various operations.
  • the control unit 32 generates position data by specifying the laying position (absolute position) of the magnetic marker 10 based on marker detection information by the sensor unit 31, positioning information by the GPS module 35, and the like. Then, the control unit 32 sequentially stores the generated position data in the marker DB 322.
  • the construction procedure of the magnetic marker 10 by the work system 1 having the above configuration will be described.
  • the laying work vehicle 2 travels at a low speed by a steering wheel operation by a driver who tries to travel along the lane.
  • the laying work vehicle 2 automatically performs laying work while traveling, and places the magnetic markers 10 at substantially constant intervals. In this laying operation, the magnetic markers 10 are sequentially laid without specifying the position by prior surveying or the like. Therefore, the laying position of the magnetic marker 10 by the laying work vehicle 2 is an approximate position.
  • the positioning work vehicle 3 is run along the road, thereby specifying the installation position of each magnetic marker 10. Since the positioning work vehicle 3 has the sensor unit 31 in which a plurality of magnetic sensors Cn are arranged in the vehicle width direction, the magnetic marker 10 can be detected with high reliability even when traveling by the handle operation of the driver. it can.
  • the sensor unit 31 detects the magnetic marker 10 (S101) and measures the amount of lateral deviation with respect to the detected magnetic marker 10 (S102).
  • the control unit 32 acquires the marker detection information including the lateral deviation amount with respect to the magnetic marker 10 from the sensor unit 31 (S201), the control unit 32 acquires the position data of the absolute position by the positioning (S301) of the GPS module 35 (S202).
  • the lateral deviation amount output from the sensor unit 31 is the distance in the vehicle width direction with the central magnetic sensor C8 as a reference.
  • the position measured by the GPS module 35 is the position of the magnetic sensor C8 in the center of the sensor unit 31.
  • the control unit 32 specifies the laying position (absolute position) of the magnetic marker 10 by combining the absolute position obtained by the positioning of the GPS module 35 and the lateral shift amount acquired from the sensor unit 31 (S203). Specifically, the control unit 32 specifies the position shifted from the absolute position by the positioning of the GPS module 35 by the amount of lateral deviation acquired from the sensor unit 31 as the laying position (absolute position) of the magnetic marker 10.
  • the control unit 32 generates position data indicating the laying position of the magnetic marker 10 specified as described above (S204), and sequentially stores it in the marker DB 322 (S401). Thereby, in the marker DB 322, a database in which position data representing the laying position of each magnetic marker 10 is stored can be constructed.
  • the laying position of the magnetic marker 10 already laid on the road is specified by positioning, and position data representing the laying position is obtained. Generate. If it is this construction method and work system 1, there is little necessity to survey the position which lays magnetic marker 10 with high accuracy beforehand. After laying the magnetic marker 10, the laying position may be specified by positioning or the like to generate position data of the magnetic marker 10.
  • the construction method and work system 1 of the magnetic marker 10 according to the present invention are extremely effective methods or systems that can suppress the laying cost of the magnetic marker 10.
  • a wireless communication device for connecting to a communication line such as the Internet may be provided in the positioning work vehicle 3, and a marker DB 322 may be provided in a server device on the Internet.
  • the position data of the marker DB 322 may be acquired by accessing the server device via the Internet.
  • the position data stored in the marker DB 322 is useful data when driving support control using the magnetic marker 10 is executed on the vehicle side. For example, if the vehicle has a GPS positioning device or IMU as a positioning device for the vehicle position and can refer to the same database as the marker DB 322, the vehicle position determined when the magnetic marker 10 is detected is determined. Refer to the database using it.
  • the magnetic marker related to the position data nearest to the vehicle position can be specified as the detected magnetic marker 10.
  • the highly accurate position data showing the installation position of the magnetic marker 10 can be acquired from a database. If high-accuracy position data of the magnetic marker 10 detected in this way can be acquired, the vehicle position can be specified with high accuracy, and, for example, automatic driving using detailed 3D map data can be realized.
  • the offset data in the vehicle width direction with respect to the designed laying line 100L on which the magnetic marker 10 is placed may be stored in the marker DB 322 as position data. Good (see FIG. 8).
  • the marker DB 322 is referred to each time the magnetic marker 10 is detected, and the vehicle of the magnetic marker 10 is detected. It is preferable to acquire position data of deviation Offset in the width direction. If this deviation Offset is used, the actual laying position of the magnetic marker 10 indicated by ⁇ can be corrected, and the designed laying position indicated by ⁇ can be specified.
  • the driving support control similar to the case where the magnetic marker 10 is arranged along the laying line 100L can be realized on the vehicle side.
  • common noise which is magnetic noise that is nearly uniform
  • a large magnetic source such as an iron bridge or another vehicle.
  • Such common noise is likely to act uniformly on each magnetic sensor Cn of the sensor unit 31. Therefore, it is also possible to detect the magnetic marker 10 using the difference value of the magnetic measurement values of the magnetic sensors Cn arranged in the vehicle width direction. With this difference value representing the magnetic gradient in the vehicle width direction, it is possible to effectively suppress common noise acting uniformly on each magnetic sensor Cn.
  • a magnetic sensor Cn having sensitivity in the vehicle traveling direction and the vehicle width direction is employed.
  • a magnetic sensor having sensitivity in one axis direction of the vertical direction, the traveling direction, and the vehicle width direction may be used.
  • the two axial directions of the vehicle width direction and the vertical direction, or the two axes of the traveling direction and the vertical direction may be used.
  • a magnetic sensor having sensitivity in the direction may be used, or a magnetic sensor having sensitivity in the three axial directions of the vehicle width direction, the traveling direction, and the vertical direction. If a magnetic sensor having sensitivity in a plurality of axial directions is used, the magnetic action direction can be measured together with the magnitude of the magnetism, and a magnetic vector can be generated. It is also possible to distinguish between the magnetism of the magnetic marker 10 and the disturbance magnetism using the difference of the magnetic vectors and the rate of change in the traveling direction of the difference.
  • the laying work vehicle 2 and the positioning work vehicle 3 which run by the steering wheel operation by the driver are illustrated.
  • These work vehicles may be vehicles that are preliminarily taught with route data indicating the absolute position of the travel route and that automatically travel according to the route data.
  • the vehicle which recognizes a lane using the lane mark etc. which divide a lane, and runs automatically may be sufficient.
  • the positioning work vehicle 3 is a vehicle that automatically travels by travel control in which the control target value of the lateral deviation with respect to the detected magnetic marker 10 is set to zero, and measures the laying position of each magnetic marker 10 during the travel. There may be.
  • the columnar magnetic marker 10 having a diameter of 20 mm and a height of 28 mm is illustrated.
  • a sheet-shaped magnetic marker having a thickness of 1 to 5 mm and a diameter of about 80 to 120 mm may be employed.
  • the magnet of the magnetic marker for example, a ferrite rubber magnet or the like that is similar to a magnet sheet used for office work or in a kitchen may be employed.
  • Example 2 This example is an example in which the construction method and work system of the magnetic marker 10 of the first embodiment are applied to a magnetic marker 10 laid in a tunnel where GPS radio waves cannot be received or in a valley of a building where reception is likely to be unstable. is there. The contents will be described with reference to FIGS. 4, 9 and 10.
  • the laying position of the magnetic marker 10 is measured using the relative position estimated by the inertial navigation by the IMU 34 of FIG.
  • the IMU 34 includes a gyro that measures a bearing and an acceleration sensor that measures acceleration.
  • the IMU 34 calculates the displacement amount by second-order integration of acceleration, and estimates the relative position with respect to the reference position by integrating the displacement amount along the direction measured by the gyro. If the relative position (azimuth and distance) represented by the vector V starting from the reference position of the mark X is calculated as indicated by the arrow in FIG. 9, the absolute position is separated from the known reference position by the relative position. The laying position of the magnetic marker 10 (marked with a circle) can be specified.
  • the estimation of the relative position by the IMU 34 is effective for the positioning of the magnetic marker 10 in the tunnel that cannot receive GPS radio waves, for example.
  • the relative position of the magnetic marker 10 in the tunnel can be estimated using the laying position of the magnetic marker 10A (FIG. 10) in front of the tunnel where the absolute position can be measured by GPS as a reference position.
  • the laying position of the magnetic marker 10 in the tunnel can be specified as a position away from the laying position of the magnetic marker 10A before the tunnel by the relative position estimated by the IMU 34.
  • the control unit 32 stores the position data of the laying position of the magnetic marker 10 in the tunnel specified by the relative position estimation in this way in the marker DB 322 in the same manner as in the first embodiment.
  • the laying position of the magnetic marker 10 installed in a place where GPS radio waves do not reach, such as the magnetic marker 10 in the tunnel can be specified, and position data representing the laying position is stored in the marker DB 322. Can be stored.
  • the IMU 34 accumulates errors as the distance from the reference position increases, and the estimated accuracy of the laying position (x mark) increases as the magnetic marker 10 moves away from the first magnetic marker 10A before the tunnel, which is the reference position. There is a tendency to decrease.
  • a method for reducing such a decrease in estimation accuracy a method for correcting a relative position estimated by inertial navigation, a method for correcting input values of inertial navigation such as a measurement direction by a gyro and a measurement acceleration by an acceleration sensor, etc. Etc.
  • An error D which is a difference between the laying position by inertial navigation and the laying position by GPS, is specified, and estimation processing including correction for making this error D close to zero may be applied to the estimation of the relative position.
  • a correction process may be performed to subtract the error from the laying position by inertial navigation.
  • a measurement initial value at which the above error becomes zero for the measurement direction by the gyro and the measurement acceleration by the acceleration sensor so that the above error becomes zero as a correction coefficient when calculating the direction and acceleration.
  • a correct correction factor it is also possible to specify a correct correction factor.
  • the estimation process for reducing the error D to the error D ′ in the figure the circle mark of the magnetic marker 10 in the tunnel located in the gap between the first magnetic marker 10A and the second magnetic marker 10B.
  • the relative position estimation accuracy can be improved.
  • the precision of positioning of the laying position of the magnetic marker 10 in the tunnel can be improved by improving the estimation accuracy of the relative position.
  • the method of specifying the laying position of the magnetic marker 10 laid at a point capable of receiving GPS radio waves based on the positioning by the GPS module 35 has been described. Further, in this example, the method of specifying the laying position of the magnetic marker 10 based on the position estimation by the IMU 34 for the magnetic marker 10 at a point where GPS radio waves cannot be received such as in a tunnel has been described. As a method of specifying the position of the magnetic marker 10 laid in a place where GPS radio waves can be received, a method of further improving the position accuracy by combining the positioning by the GPS module 35 and the position estimation of the IMU 34 is adopted. Also good.
  • a configuration in which the sensor unit 31 and the IMU 34 are separate units is illustrated.
  • a sensing unit in which the sensor unit 31 and the IMU 34 are integrated may be employed.
  • a positioning work vehicle capable of inertial navigation using the IMU 34 is illustrated.
  • a positioning work vehicle including a gyrocompass instead of the IMU 34 may be used. Inertial navigation can be realized by using a gyrocompass.
  • Other configurations and operational effects are the same as those in the first embodiment.

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Abstract

車両側の運転支援制御に供する磁気マーカ（１０）を道路に敷設するための施工方法では、敷設位置を事前に測量等することなく敷設作業車両（２）が道路に沿って移動しながら順次、磁気マーカ（１０）を敷設し、その後、磁気を検出可能な磁気センサを備える測位作業車両（３）を用いて敷設済みの磁気マーカ（１０）を検出すると共に敷設位置を特定して磁気マーカ（１０）に関する位置データを生成することにより、磁気マーカ（１０）の敷設コストを抑制できる。

Description

磁気マーカの施工方法及び作業システム
　本発明は、磁気マーカを敷設するための施工方法及び作業システムに関する。
　従来、車両に取り付けた磁気センサにより道路に敷設された磁気マーカを検出する車両用のマーカ検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなマーカ検出システムによれば、例えば車線に沿って敷設された磁気マーカを利用する自動操舵制御や車線逸脱警報や自動運転などの各種の運転支援を実現できる。
特開２００５－２０２４７８号公報
　しかしながら、前記従来の磁気マーカでは、次のような問題がある。例えば車線逸脱警報等の運転支援を実現するためには比較的短い間隔で多数の磁気マーカを位置精度高く敷設する必要があるため、施工コストの抑制が難しいという問題がある。
　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、磁気マーカの敷設コストを抑制できる磁気マーカの施工方法及び作業システムを提供しようとするものである。
　本発明の一態様は、車両側の運転支援制御に供する磁気マーカを道路に敷設するための施工方法であって、
　道路に前記磁気マーカを敷設した後、磁気を検出可能な磁気センサを備える作業装置を用いて敷設済みの磁気マーカを検出すると共に、当該磁気マーカの敷設位置を特定して前記磁気マーカに関する位置データを生成する磁気マーカの施工方法にある。
　本発明の一態様は、車両側の運転支援制御に供する磁気マーカの敷設作業を実施するための作業システムであって、
　道路に前記磁気マーカを敷設する敷設装置と、
　前記磁気マーカを検出するために磁気を感知する検出装置と、
　位置を測位する測位装置と、を備えており、
　前記敷設装置により道路に敷設された前記磁気マーカを前記検出装置により検出すると共に、前記測位装置の測位により当該磁気マーカの敷設位置を特定して前記磁気マーカに関する位置データを生成する作業システムにある。
　本発明に係る磁気マーカの施工方法及び作業システムでは、道路に敷設された後の前記磁気マーカの位置を測位等により特定し、前記磁気マーカに関する位置データを生成する。この施工方法及び作業システムでは、設計等により定められた所定の位置に精度高く前記磁気マーカを敷設する必要がない。それ故、前記磁気マーカの敷設前に高精度な測量を実施する必要がなく、敷設に要するコストを低減できる。
　このように本発明に係る磁気マーカの施工方法及び作業システムは、磁気マーカの敷設コストを抑制できる方法あるいはシステムである。
実施例１における、作業システムを示す説明図。 実施例１における、磁気マーカを示す説明図。 実施例１における、測位作業車両の正面図。 実施例１における、測位作業車両の電気的な構成を示すブロック図。 実施例１における、磁気マーカを通過する際の進行方向の磁気計測値の変化を例示する説明図。 実施例１における、車幅方向に配列された磁気センサＣｎによる車幅方向の磁気計測値の分布を例示する説明図。 実施例１における、測位作業車両による処理の流れの説明図。 実施例１における、マーカＤＢに格納する他のデータを例示する説明図。 実施例２における、相対位置の推定方法の説明図。 実施例２における、トンネル内の磁気マーカの敷設位置の推定精度を向上する補正方法の説明図。
　本発明における好適な一態様の施工方法では、絶対位置が既知の地点を基準位置として前記磁気マーカの相対位置を慣性航法により推定することにより、当該磁気マーカの敷設位置を特定する。
　例えばＧＰＳ（Global Positioning System）等の測位システムは絶対位置の測位に適している。特に、ＲＴＫ（RealTime Kinematic）方式のＧＰＳ等による測位を利用すれば、前記磁気マーカの敷設位置（絶対位置）を精度高く特定できる。しかしながら、ＧＰＳ電波の受信が前提となるＧＰＳは、トンネル内やビルの谷間の道路などでの測位には不向きである。そこで、上記の構成のように前記磁気マーカの相対位置を慣性航法により推定すれば、例えばトンネル内などＧＰＳ電波の受信に不向きな場所に敷設された磁気マーカであっても、その敷設位置を精度良く特定できる。
　なお、前記基準位置としては、いずれかの磁気マーカの敷設位置であっても良い。例えば、トンネルの手前に敷設された磁気マーカであればＧＰＳ等による絶対位置の測位が可能であるので、この磁気マーカの敷設位置を前記基準位置としても良い。あるいは、前記磁気マーカとは無関係な位置を前記基準位置としても良い。例えば、ＧＰＳにより絶対位置を測位済みの地点や、道路や施設などに敷設された測量杭など絶対位置が既知の地点を前記基準位置として利用することも良い。
　さらに、絶対位置が既知の第１及び第２の磁気マーカについて、前記第１の磁気マーカの位置を前記基準位置として前記第２の磁気マーカの相対位置を慣性航法により推定すると共に、該第２の磁気マーカの相対位置と、前記第１の磁気マーカに対する前記第２の磁気マーカの実際の相対位置と、の差分をゼロに近づける推定処理により前記第１及び第２の磁気マーカの中間に位置する磁気マーカの相対位置を推定することも良い。
　前記第２の磁気マーカについての実際の相対位置と推定による相対位置との差分は、慣性航法による推定処理の精度向上に役立つ。この差分である誤差をゼロに近づける推定処理であれば、前記第１の磁気マーカ及び前記第２の磁気マーカの中間に位置する磁気マーカの相対位置を精度高く推定できる。
　本発明における好適な一態様の施工方法では、前記磁気センサを利用して前記磁気マーカを検出する検出装置と、位置を測位する測位装置と、を備える作業車両を前記作業装置として用い、該作業車両が道路に沿って移動しながら前記磁気マーカを検出すると共に、前記測位装置が測位した位置に基づいて該磁気マーカの敷設位置を特定する。
　前記作業装置としての作業車両は、道路を走行中に敷設済みの前記磁気マーカを検出しながらその敷設位置を効率良く特定可能である。
　本発明における好適な一態様の作業システムでは、前記検出装置と前記測位装置とは一の作業装置に設けられ、当該一の作業装置は、前記敷設装置を備える作業装置とは独立して移動できる。
　前記敷設装置を備える作業装置と、前記検出装置と前記測位装置とを設けた前記一の作業装置と、が別個の作業装置であれば、前記磁気マーカの敷設と連携して敷設位置の測位等を行う必要がなくなり、作業の自由度を向上できる。さらに、前記一の作業装置が独立していれば、例えば、前記磁気マーカを敷設する作業を実施した後、測位等の作業を繰り返し実行し平均値の算出等により位置的な精度を向上できる。
　本発明における好適な一態様の作業システムにおける前記一の作業装置は、道路を走行可能な作業車両である。
　この場合には、前記磁気マーカが敷設された道路に沿って作業車両である前記一の作業装置を走行させることで効率良く作業を実施できる。効率の良い作業は、前記磁気マーカの敷設コストの低減に有効である。
　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、磁気マーカ１０を道路に敷設する施工方法、及びこの施工方法を実施するための作業システム１に関する例である。この内容について、図１～図８を用いて説明する。
　本例の磁気マーカ１０の施工方法は、図１のごとく、磁気マーカ１０を道路に敷設する敷設作業車両２と、敷設後に磁気マーカ１０の敷設位置を測位する測位作業車両３と、を含む作業システム１による施工方法である。この施工方法は、位置的な誤差を許容することで効率良く磁気マーカ１０を敷設し、その後、磁気マーカ１０の敷設位置を特定して位置データを生成する点に技術的特徴のひとつを有している。
　この施工方法では、磁気マーカ１０を敷設する際に高精度な測量を実施する必要がないので、効率良く敷設作業を完了できる。特に、既存の道路に後から磁気マーカ１０を敷設する場合には、通行止めにして敷設作業を実施する期間を短縮でき、磁気マーカ１０の施工に伴う社会的コストを低減できる。
　まず、磁気マーカ１０の概要を説明する。磁気マーカ１０は、図２のごとく、直径２０ｍｍ、高さ２８ｍｍの柱状をなす小型のマーカである。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等方性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。
　磁気マーカ１０の磁石は、表面の磁束密度が４５ｍＴ（ミリテスラ）であって、２５０ｍｍ高さに到達する磁束密度が８μＴ程度の磁石である。等方性フェライトプラスチックマグネットである磁石は磁性材料が酸化鉄であるため腐食に強く、金属製のケース等に収容する必要がない。磁気マーカ１０は、例えば直径２５～３０ｍｍ、深さ３５～４０ｍｍ程度の小さな穴に直接、収容して敷設可能である。
　敷設作業車両２（図１）は、磁気マーカ１０を道路に敷設する作業装置であり、磁気マーカ１０を道路に敷設する敷設装置としての機能を有している。この敷設作業車両２は、図示は省略するが、磁気マーカ１０の収容箱であるパレット、路面に収容穴を設けるユニット、パレットの磁気マーカ１０を１つずつ収容穴に配置するユニット、磁気マーカ１０を配置した収容穴に充填材を供給するユニット、などを備えている。これらのユニット等を備える敷設作業車両２によれば、磁気マーカ１０の収容穴の形成から磁気マーカ１０を配置した後の処理までの一連の作業を１台で賄うことが可能である。
　敷設作業車両２は、運転作業者が操作するためのハンドルと、車速を計測するための車速センサと、を備えている。敷設作業モードが設定された敷設作業車両２は、運転作業者によるハンドル操作により低速走行している最中、車速を積算して求める走行距離が一定の距離に到達する毎に磁気マーカ１０を敷設する作業を自動で実施する。
　測位作業車両３は、図３及び図４のごとく、敷設作業車両２と同様、運転作業者によるハンドル操作により走行し、走行中に磁気マーカ１０の敷設位置を計測して特定するための作業車両である。測位作業車両３は、磁気センサＣｎ（ｎは１～１５の整数）が車幅方向に配列されたセンサユニット３１、ＧＰＳによる測位を実行するＧＰＳモジュール３５、慣性航法による測位を実行するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）３４、制御ユニット３２、磁気マーカ１０に関する位置データを格納するマーカデータベース（以下マーカＤＢ。）３２２等を備えている。
　なお、図３では、ＧＰＳモジュール３５、ＩＭＵ３４、マーカＤＢ３２２等の図示を省略している。また、慣性航法による測位を実行するＩＭＵ３４の構成や、慣性航法による測位の方法等については、後述する実施例２において詳しく説明する。
　センサユニット３１は、図３及び図４のごとく、測位作業車両３の底面に当たる車体フロア３０に取り付けられるユニットであり、磁気マーカ１０を検出する検出装置としての機能を有している。センサユニット３１は、例えばフロントバンパーの内側に配置される。本例のトラックタイプの測位作業車両３の場合、路面１００Ｓを基準としたセンサユニット３１の取付け高さが２５０ｍｍとなっている。
　センサユニット３１は、車幅方向に沿って１０ｃｍ間隔で配列された１５個の磁気センサＣｎと、図示しないＣＰＵ等を内蔵した検出処理回路３１０と、を備えている（図４参照。）。センサユニット３１は、１５個の磁気センサＣｎのうちの中央の磁気センサＣ８が車幅方向の車両中心に位置するように車体に取り付けられている。
　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ＭＩセンサである。磁気センサＣｎは、直交する２方向の磁気成分の大きさを検出可能に構成されている。センサユニット３１では、測位作業車両３の進行方向及び車幅方向の磁気成分を感知するように磁気センサＣｎが組み込まれている。
　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という高い感度を実現している。上記のように磁気マーカ１０は、センサユニット３１の取付け位置である高さ２５０ｍｍにおいて８μＴ程度の磁気を作用する。磁束分解能が０．０２μＴの磁気センサＣｎによれば、磁気マーカ１０の磁気を確実性高く感知できる。
　検出処理回路３１０は、磁気マーカ１０の検出処理や、磁気マーカ１０に対する車幅方向の横ずれ量の計測処理などの各種の演算処理を実行する演算回路である。この検出処理回路３１０は、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含んで構成されている。
　検出処理回路３１０は、各磁気センサＣｎが出力するセンサ信号を取得して各種の演算処理を実行し、磁気マーカ１０を検出した旨、及びこの磁気マーカ１０に対する上記の横ずれ量などのマーカ検出情報を制御ユニット３２に入力する。
　上記のごとく、磁気センサＣｎは、車両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の位置でゼロを交差するように変化する。したがって、上記の測位作業車両３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の正負が反転するゼロクロスＺｃが生じたとき、センサユニット３１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３１０は、このようにセンサユニット３１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。
　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。このように想定した場合、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センサユニット３１の場合には、磁気マーカ１０を基準と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）。
　センサユニット３１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３１０は、センサユニット３１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、車幅方向においてセンサユニット３１の中央に位置するＣ８を基準として（９．５－８）×１０ｃｍとなる。
　ＧＰＳモジュール３５（図４）は、ＧＰＳによる測位演算を実行するモジュールである。このＧＰＳモジュール３５は、図示しない固定局から補正データを受信することで測位精度を高めるＲＴＫ（RealTime Kinematic）方式ＧＰＳの移動局としての機能を備えている。測位装置の一例をなすＧＰＳモジュール３５は、ＧＰＳ電波の受信と共に、上記の固定局の補正データを受信することで高精度な測位を実現している。
　なお、ＧＰＳモジュール３５では、測位作業車両３におけるセンサユニット３１との位置関係がプリセットされている。これによりＧＰＳモジュール３５は、センサユニット３１の中央に位置する磁気センサＣ８の絶対位置の位置データを出力するように設定されている。
　制御ユニット３２は、図４のごとく、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）を備えるユニットである。この制御ユニット３２は、センサユニット３１によるマーカ検出情報やＧＰＳモジュール３５による測位情報等に基づいて磁気マーカ１０の敷設位置（絶対位置）を特定して位置データを生成する。そして、制御ユニット３２は、生成した位置データをマーカＤＢ３２２に順次格納する。
　以上のような構成の作業システム１による磁気マーカ１０の施工手順について説明する。
　敷設作業車両２は、車線に沿って走行させようとする運転作業者によるハンドル操作によって低速走行される。この敷設作業車両２は、走行中において自動で敷設作業を実施し、ほぼ一定の間隔で磁気マーカ１０を配置する。この敷設作業では、事前の測量等により位置を特定せずに磁気マーカ１０が順次敷設される。そのため、この敷設作業車両２による磁気マーカ１０の敷設位置はおおよその位置となっている。
　本例の施工方法では、道路への磁気マーカ１０の敷設が完了した後、その道路に沿って測位作業車両３を走行させることで、各磁気マーカ１０の敷設位置を特定する。この測位作業車両３は、車幅方向に複数の磁気センサＣｎが配列されたセンサユニット３１を有しているため、運転作業者のハンドル操作による走行であっても確実性高く磁気マーカ１０を検出できる。
　以下、測位作業車両３が磁気マーカ１０を検出しながら走行することで磁気マーカ１０の敷設位置の位置データをマーカＤＢ３２２に順次、格納していく処理の内容を図７を参照しながら説明する。
　測位作業車両３が磁気マーカ１０に到達したとき、センサユニット３１は、磁気マーカ１０を検出すると共に（Ｓ１０１）、検出された磁気マーカ１０に対する横ずれ量を計測する（Ｓ１０２）。
　制御ユニット３２は、磁気マーカ１０に対する横ずれ量を含むマーカ検出情報をセンサユニット３１から取得すると（Ｓ２０１）、ＧＰＳモジュール３５の測位（Ｓ３０１）による絶対位置の位置データを取得する（Ｓ２０２）。なお、上記の通り、センサユニット３１が出力する横ずれ量は、中央の磁気センサＣ８を基準とした車幅方向の距離である。また、上記の通り、ＧＰＳモジュール３５が測位する位置は、センサユニット３１の中央の磁気センサＣ８の位置となっている。
　制御ユニット３２は、ＧＰＳモジュール３５の測位による絶対位置と、センサユニット３１から取得した横ずれ量と、を組み合わせて磁気マーカ１０の敷設位置（絶対位置）を特定する（Ｓ２０３）。具体的には、制御ユニット３２は、センサユニット３１から取得した横ずれ量の分、ＧＰＳモジュール３５の測位による絶対位置からずらした位置を磁気マーカ１０の敷設位置（絶対位置）として特定する。
　制御ユニット３２は、上記のように特定した磁気マーカ１０の敷設位置を表す位置データを生成し（Ｓ２０４）、順次マーカＤＢ３２２に格納する（Ｓ４０１）。これによりマーカＤＢ３２２では、各磁気マーカ１０の敷設位置を表す位置データが格納されたデータベースを構築できる。
　以上のように、本例の作業システム１及びこの作業システム１による磁気マーカ１０の施工方法では、道路に敷設済みの磁気マーカ１０の敷設位置を測位により特定し、この敷設位置を表す位置データを生成する。この施工方法及び作業システム１であれば、磁気マーカ１０を敷設する位置を事前に高精度に測量する必要性が少ない。磁気マーカ１０を敷設した後でその敷設位置を測位等により特定し、磁気マーカ１０の位置データを生成すれば良い。
　この施工方法であれば、磁気マーカ１０を敷設する際、事前の高精度な測量を省略でき、効率良く敷設作業を完了できる。特に、既存の道路に後から磁気マーカ１０を敷設する場合には、通行止めを要する敷設作業の実施期間を短縮でき、磁気マーカ１０の敷設に伴う社会的コストを低減できる。
　本発明に係る磁気マーカ１０の施工方法及び作業システム１は、磁気マーカ１０の敷設コストを抑制できる極めて有効な方法あるいはシステムである。
　本例に代えて、以下の構成等を採用することも良い。
　インターネット等の通信回線に接続するための無線通信装置を測位作業車両３に設けると共に、インターネット上のサーバ装置にマーカＤＢ３２２を設けることも良い。車両側で運転支援制御を実行する際は、インターネットを介してサーバ装置にアクセスしてマーカＤＢ３２２の位置データを取得しても良い。
　マーカＤＢ３２２に格納された位置データは、磁気マーカ１０を利用する運転支援制御を車両側で実行する際に有用なデータとなる。例えば、自車位置の測位装置としてＧＰＳによる測位装置やＩＭＵを備えると共に、上記のマーカＤＢ３２２と同様のデータベースを参照可能な車両であれば、磁気マーカ１０を検出したときに測位した自車位置を利用してデータベースを参照すると良い。
　このようにデータベースを参照すれば、自車位置に対して直近の位置データに係る磁気マーカを、検出した磁気マーカ１０として特定できる。そして、その磁気マーカ１０の敷設位置を表す高精度な位置データをデータベースから取得できる。このように検出した磁気マーカ１０の高精度な位置データを取得できれば、精度高く自車位置を特定でき、例えば詳細な３Ｄマップデータを利用する自動運転等を実現できる。
　磁気マーカ１０の敷設位置を表す位置データに代えて、あるいは加えて、磁気マーカ１０を配置する設計上の敷設ライン１００Ｌに対する車幅方向の偏差Offsetのデータを位置データとしてマーカＤＢ３２２に格納することも良い（図８参照。）。車線１００に沿って車両を走行させる自動操舵制御や、車線逸脱警報などの運転支援制御を実行する際には、磁気マーカ１０を検出する毎にマーカＤＢ３２２を参照して、その磁気マーカ１０の車幅方向の偏差Offsetの位置データを取得すると良い。この偏差Offsetを利用すれば、○印で示す実際の磁気マーカ１０の敷設位置を補正でき△印で示す設計上の敷設位置を特定できる。この場合には、車両側で、敷設ライン１００Ｌに沿って磁気マーカ１０が配置されている場合と同様の運転支援制御を実現できる。
　センサユニット３１では、地磁気のほか、例えば鉄橋や他の車両などのサイズ的に大きな磁気発生源に由来して、一様に近い磁気的なノイズであるコモンノイズが各磁気センサＳｎに作用している。このようなコモンノイズは、センサユニット３１の各磁気センサＣｎに対して一様に近く作用する可能性が高い。そこで、車幅方向に配列された各磁気センサＣｎの磁気計測値の差分値を利用して磁気マーカ１０を検出することも良い。車幅方向の磁気勾配を表すこの差分値では、各磁気センサＣｎに一様に近く作用するコモンノイズを効果的に抑制できる。
　本例では、車両の進行方向及び車幅方向に感度を有する磁気センサＣｎを採用している。これに代えて、鉛直方向や進行方向や車幅方向の１軸方向に感度を持つ磁気センサであっても良く、車幅方向と鉛直方向の２軸方向や、進行方向と鉛直方向の２軸方向に感度を持つ磁気センサであっても良く、車幅方向と進行方向と鉛直方向の３軸方向に感度を持つ磁気センサであっても良い。複数の軸方向に感度を持つ磁気センサを利用すれば、磁気の大きさと共に磁気の作用方向を計測でき、磁気ベクトルを生成できる。磁気ベクトルの差分や、その差分の進行方向の変化率を利用して、磁気マーカ１０の磁気と外乱磁気との区別を行なうことも良い。
　なお、本例では、運転作業者によるハンドル操作により走行する敷設作業車両２、及び測位作業車両３を例示している。これらの作業車両は、走行経路の絶対位置等を表すルートデータが予め教示され、このルートデータに従って自動走行する車両であっても良い。また、車線を区画するレーンマーク等を利用して車線を認識して自動走行する車両であっても良い。さらに、測位作業車両３については、検出した磁気マーカ１０に対する横ずれ量の制御目標値がゼロに設定された走行制御により自動走行し、その走行中に各磁気マーカ１０の敷設位置を測位する車両であっても良い。
　本例では、直径２０ｍｍ、高さ２８ｍｍの柱状の磁気マーカ１０を例示したが、例えば厚さ１～５ｍｍで直径８０～１２０ｍｍ程度のシート状の磁気マーカを採用することもできる。この磁気マーカの磁石としては、例えば、事務用あるいはキッチン等で利用されるマグネットシートに似通った磁石であるフェライトラバーマグネット等を採用すると良い。
（実施例２）
　本例は、実施例１の磁気マーカ１０の施工方法及び作業システムを、ＧＰＳ電波を受信できないトンネルや、受信が不安定になり易いビルの谷間などに敷設された磁気マーカ１０に適用する例である。この内容について、図４、図９及び図１０を参照して説明する。
　本例では、図４のＩＭＵ３４が慣性航法により推定する相対位置を利用して磁気マーカ１０の敷設位置を計測している。ＩＭＵ３４は、方位を計測するジャイロと、加速度を計測する加速度センサと、を備えている。
　ＩＭＵ３４は、加速度の二階積分により変位量を演算し、ジャイロで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推定する。図９の矢印のように×印の基準位置を起点としたベクトルＶで表現される相対位置（方位と距離）を算出すれば、絶対位置が既知の基準位置に対して相対位置の分だけ離れた磁気マーカ１０の敷設位置（○印）を特定できる。
　ＩＭＵ３４による相対位置の推定は、例えばＧＰＳ電波を受信できないトンネル内の磁気マーカ１０の測位に有効である。ＩＭＵ３４によれば、例えばＧＰＳにより絶対位置を測位できるトンネル手前の磁気マーカ１０Ａ（図１０）の敷設位置を基準位置とし、トンネル内の磁気マーカ１０の相対位置を推定可能である。トンネル内の磁気マーカ１０の敷設位置は、トンネル手前の磁気マーカ１０Ａの敷設位置に対して、ＩＭＵ３４が推定した相対位置の分だけ離れた位置として特定できる。制御ユニット３２は、このように相対位置の推定により特定したトンネル内の磁気マーカ１０の敷設位置の位置データを実施例１と同様、順次マーカＤＢ３２２に格納する。
　本例の施工方法によれば、トンネル内の磁気マーカ１０など、ＧＰＳ電波の届かない場所に設置された磁気マーカ１０についてもその敷設位置を特定でき、その敷設位置を表す位置データをマーカＤＢ３２２に格納できる。
　なお、ＩＭＵ３４では、図１０のごとく、基準位置から離れるほど誤差が累積し、基準位置であるトンネル手前の第１の磁気マーカ１０Ａから離れた磁気マーカ１０ほど敷設位置（×印）の推定精度が低下する傾向がある。このような推定精度の低下を低減するための方法としては、慣性航法によって推定する相対位置を補正する方法や、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などの慣性航法の入力値を補正する方法等がある。
　例えば、トンネルを出た直後の第２の磁気マーカ１０Ｂについては、トンネル手前の第１の磁気マーカ１０Ａの敷設位置を基準とした相対位置の推定に基づいて特定される敷設位置と、ＧＰＳの測位による敷設位置と、を取得できる。慣性航法による敷設位置と、ＧＰＳによる敷設位置と、の差分である誤差Ｄを特定し、この誤差Ｄをゼロに近づける補正を含む推定処理を相対位置の推定に適用すると良い。
　例えば、慣性航法の基準となる第１の磁気マーカ１０Ａ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、上記の誤差がゼロとなる計測初期値を特定することも良く、方位や加速度を演算する際の補正係数として上記の誤差がゼロになるような補正計数を特定することも良い。上記の誤差Ｄを同図中の誤差Ｄ’に低減する推定処理によれば、第１の磁気マーカ１０Ａと第２の磁気マーカ１０Ｂとの間隙に位置するトンネル内の○印の磁気マーカ１０の相対位置の推定精度を向上できる。そして、相対位置の推定精度の向上によって、トンネル内の磁気マーカ１０の敷設位置の測位の精度を向上できる。
　なお、測位作業車両３を繰り返し走行させることで慣性航法による相対位置の推定作業を繰り返し実行することも良い。あるいは、推定誤差が距離に応じて累積的に大きくなることに着目すれば、測位作業車両３を道路方向に走行させたときの相対位置の推定に加えて、逆方向に測位作業車両３を走行させて相対位置の推定を実行することも良い。複数回の相対位置の推定結果について、平均処理などの統計的な処理を適用することは推定誤差の低減に有効である。
　実施例１では、ＧＰＳ電波を受信可能な地点に敷設された磁気マーカ１０について、ＧＰＳモジュール３５による測位に基づいて敷設位置を特定する手法を説明した。また、本例では、トンネル内などＧＰＳ電波を受信できない地点の磁気マーカ１０について、ＩＭＵ３４による位置推定に基づいて磁気マーカ１０の敷設位置を特定する手法を説明した。ＧＰＳ電波を受信可能な場所に敷設された磁気マーカ１０の位置を特定する方法としては、ＧＰＳモジュール３５による測位と、ＩＭＵ３４の位置推定と、を組み合わせてさらに位置精度を向上する手法を採用することも良い。
　実施例１及び本例では、センサユニット３１とＩＭＵ３４とを別々のユニットとした構成を例示している。これに代えて、センサユニット３１とＩＭＵ３４とを一体的に組み込んだセンシングユニットを採用することも良い。
　ＩＭＵ３４を利用した慣性航法が可能な測位作業車両を例示した。ＩＭＵ３４に代えてジャイロコンパスを備える測位作業車両であっても良い。ジャイロコンパスを利用すれば、慣性航法を実現できる。
　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。
　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上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。
　１　作業システム
　１０　磁気マーカ
　２　敷設作業車両（作業車両、作業装置、敷設装置）
　３　測位作業車両（作業車両、作業装置）
　３１　センサユニット（検出装置）
　３１０　検出処理回路
　３２　制御ユニット
　３２２　マーカデータベース
　３４　ＩＭＵ（測位装置）
　３５　ＧＰＳモジュール（測位装置）

Claims (7)

  1. 　車両側の運転支援制御に供する磁気マーカを道路に敷設するための施工方法であって、
    　道路に前記磁気マーカを敷設した後、磁気を検出可能な磁気センサを備える作業装置を用いて敷設済みの磁気マーカを検出すると共に、当該磁気マーカの敷設位置を特定して前記磁気マーカに関する位置データを生成する磁気マーカの施工方法。
  2. 　請求項１において、絶対位置が既知の地点を基準位置として前記磁気マーカの相対位置を慣性航法により推定することにより、当該磁気マーカの敷設位置を特定する磁気マーカの施工方法。
  3. 　請求項２において、絶対位置が既知の第１及び第２の磁気マーカについて、前記第１の磁気マーカの位置を前記基準位置として前記第２の磁気マーカの相対位置を慣性航法により推定すると共に、該第２の磁気マーカの相対位置と、前記第１の磁気マーカに対する前記第２の磁気マーカの実際の相対位置と、の差分をゼロに近づける推定処理により前記第１及び第２の磁気マーカの中間に位置する磁気マーカの相対位置を推定する磁気マーカの施工方法。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、前記磁気センサを利用して前記磁気マーカを検出する検出装置と、位置を測位する測位装置と、を備える作業車両を前記作業装置として用い、該作業車両が道路に沿って移動しながら前記磁気マーカを検出すると共に、前記測位装置が測位した位置に基づいて該磁気マーカの敷設位置を特定する磁気マーカの施工方法。
  5. 　車両側の運転支援制御に供する磁気マーカの敷設作業を実施するための作業システムであって、
    　道路に前記磁気マーカを敷設する敷設装置と、
    　前記磁気マーカを検出するために磁気を感知する検出装置と、
    　位置を測位する測位装置と、を備えており、
    　前記敷設装置により道路に敷設された前記磁気マーカを前記検出装置により検出すると共に、前記測位装置の測位により当該磁気マーカの敷設位置を特定して前記磁気マーカに関する位置データを生成する作業システム。
  6. 　請求項５において、前記検出装置と前記測位装置とは一の作業装置に設けられ、当該一の作業装置は、前記敷設装置を備える作業装置とは独立して移動できる作業システム。
  7. 　請求項６において、前記一の作業装置は、道路を走行可能な作業車両である作業システム。
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